日新月异的高新技术，每时每刻吸引着人们的关注和兴趣。可是，很少有人会想到，在这些高新技术背后，有一个支撑它发展的重要学科领域——“材科科学与工程”。因为有了它，科学家才能实现自己的创造发明梦想，从而促使高新技术迅速发展。所以，人们称之为“神奇的新材料”。

本书将通过一些典型事件和有趣事例，给大家介绍新材料与高新技术的密切关系。看完以后，您一定会恍然大悟。原来，多少年来，有一大批材料科学家和工程师在默默无闻地埋头苦干，用他们的智慧和创造，支撑和促进高新技术发展。他们是真正的幕后英雄。

这是一本介绍材料科学与高新技术关系的科普读物。在内容选择中，不追求系统性、完整性，而是用新的视角，选择当今社会发展中人们最关心的科学事件，科学灾难，科学问题作为“激发点”，引起读者的兴趣，力求做到生动有趣，引人入胜。

本书重点讲述在科学技术高速发展的今天，人们对飞机、飞船、火箭、导弹等高新技术的好奇和兴趣：“神舟”号飞船为什么能在熊熊烈火中安全返回？“响尾蛇”导弹为什么是空战中打下敌机最多的导弹？“泰坦尼克”号真是钢板被冰山撞裂沉没吗？磁悬浮列车是最先进的交通工具吗？为什么说纳米不是科学？为什么说21世纪是纳米技术世纪？

其实，人们所关心的高新技术都离不开神奇的新材料。

本书选用真实图片、生动事例、有趣故事作为引导，然后由外及里，介绍新材料在高新技术发展中的重要作用和原理，展现一个美妙神奇的新型材料世界。

序

引言

材料科学家与“喷火”式战斗机

 “喷火”式战斗机初试坠毁

 中国留学生李薰临危受命找原因

 提出氢脆理论威震天下

 李薰获最高学位——“科学博士”

 李薰冲破阻挠毅然回国

新材料是高新技术的物质基础

 宇航技术与烧蚀材料

 从航天飞机爆炸看新材料的重要性

 半导体材料与计算机

新材料分类及其特性

 新材料是人类文明的里程碑

 功勋卓越的金属材料——合金钢

 最古老又最先进的无机非金属材料

 五光十色的合成材料一有机高分子材料

 优势互补的材料——复合材料

 高新技术中的结构材料和功能材料

“泰坦尼克”号悲剧祸首是谁

 “泰坦尼克”号怎么会被冰山撞沉

 是钢板质量存在问题吗

 推论需要用实验来证明

 真相大白于天下

功能材料与高新技术

 红外热敏感材料与“响尾蛇”导弹

 功能敏感材料与机器人

形状记忆合金与太空天线

 能记住形状的合金

 形状记忆合金原理

 形状记忆合金分类和发展

 形状记忆合金的应用

超导材料与磁悬浮列车

 上海磁悬浮列车是怎样悬浮的

 日本磁悬浮列车是怎样悬浮的

 磁悬浮列车研究状况及发展

 超导磁体与超导原理

 磁悬浮列车如何前进

 超导电磁推进船将是一场船舶革命

 中国“超导磁流体推进器”潜艇设想

 超导材料和技术的其它应用

纳米材料与纳米科技

 纳米水杯引发官司

 纳米的基本概念

 纳米隐身材料与雷达的较量

 纳米材料的神奇效应

 纳米材料的应用

 纳米科技与纳米技术

 21世纪是纳米技术世纪

 纳米技术应用的重点领域

 防范纳米技术带来的危害

李薰冲破阻挠毅然回国

1949年11月1日，中国科学院成立。第一任院长郭沫若向海外著名科学家发出邀请，请他们回国组建新的研究所，或担任学术带头人。当时在美、英等国的留学生和已有成就的著名学者，都想回到新中国，用学到的知识报效祖国。

当李薰拿到郭沫若的亲笔信后，十分激动，恨不得马上回国。但是，当时极端敌视新中国的美、英等国，都相继立法，阻挠中国留学生回国。李薰的导师也出面，劝他留在英国，并指出，现在中国太穷，太落后，你回去很难发挥作用。李薰回答得很好，他说，正是因为我们国家太穷，太落后，我才应该尽快回去，为我的祖国做出贡献。李薰的话深深地打动他的导师，导师最后说，我理解你了，你应该回去。

可是，有法律条文卡在那里，许多同情李薰的英国人也是爱莫能助。李薰此时已经是实验室主任，指导着近20多位博士生，其中有5名中国留学生。于是，他和这些中国留学生商量回国的办法。最后，终于抓住英国法律上的一个条文，使事情有了转机。

原来英、美这些国家，法律多如牛毛，大小事都有法律管着。英国有个“公务员休假法”，规定科学家每年有两周带薪休假，只要你认为自己太累了，该休假了，任何人不得阻拦。根据这个条文，李薰写了出国旅游休假的申请报告。学校当局无可奈何，只能批准，但有一个条件，到英国本岛以外旅游，也只准在大英帝国殖民地国家范围内。于是，李薰把旅游的最后一站选在香港。就这样，李薰和他的学生与英国政府斗智斗勇，冲破阻挠，坐船一个月，绕道欧洲，途经香港，回到祖国。

在中国科学院招待宴会上，郭沫若建议李薰在中央刚批准给科学院的用地“中关村”，建立中国科学院第一个研究所。事后，李薰听说中国最大的钢铁基地在东北鞍山，重工业基地在沈阳，于是赶到东北考察。最后，李薰放弃北京中关村，选择重工业基地沈阳，建立了中国科学院第一个材料科学研究所——中国科学院金属研究所，为我国国民经济的恢复和发展，为我国的“两弹一星”(注)，以及航空、航天等高新技术领域的新材料研究和应用，做出了重大贡献。

1982年，李薰被任命为中国科学院副院长。1983年初，李薰肺炎初愈，为探讨中国科学院和有关研究所面向冶金工业建设的新途径，决定全面考察我国新建的冶金工业。他不顾身体，由宝山钢铁总厂回京不久，即赴攀枝花钢铁公司、长城钢厂、武汉钢铁公司考察。

考察中，途经昆明时，不幸于3月20日凌晨溘然长逝，时年70岁。李薰走了，但他留下对党、对国的一片忠心，留下一支精心培育的科研队伍，留下一个在中国一直排名第一的金属研究所。

李薰所从事的研究工作，当时叫做“冶金学”，现在称做“材料科学与工程”。

我们从李薰的故事中可以得出几点结论：

第一，中国人的聪明才智一点儿不比外国人差，只要我们有足够的努力，再有合适的条件和机遇，一定会做出世界领先的成果。

第二，为什么说“科学技术是第一生产力”？科学和技术密切相关，但又不是一回事。什么是科学？简单说：“科学就是探索自然的奥秘”。千百年来，成千上万科学家探索自然奥秘，搞清奥秘后，写成文章、书籍、报告、论文，供人们参考，接着选定新课题进行探索研究。

这种研究工作，在科学界叫“基础研究”，它的研究结果就是出文章，出论文。李薰是研究材料的科学家，在英国时，他探索的是飞机螺旋桨金属钢轴为什么会断裂，最后抓住了罪恶祸首，是氢原子聚集造成裂纹，于是写成论文，上交英国政府，李薰的科学研究工作就算完成了。英国政府将李薰的论文送到军工厂，那里的专家恍然大悟：造成飞机钢轴断裂，不是通常认为的非金属夹杂物，而是氢原子。

氢原子是哪里来的呢？工程师们是从事“应用技术”工作的，他们是钢轴加工工艺技术的设计者和制造者，最熟悉钢轴的生产工艺。他们立即想到，加工过程中水汽在高温下分解，是氢原子进入钢轴的主要原因。于是，马上采取措施，避免与水汽接触。新制造出来的钢轴内不再夹杂氢原子，也不会产生裂纹了。“喷火”式战斗机重上蓝天，给法西斯空军以沉重打击，为二战胜利立了大功。

这里既有李薰“基础科学研究”的功劳，也有工程师们“应用技术研究”的功劳，二者缺一不可。可以说科学加上技术才能形成第一生产力，使“喷气”式战斗机重上蓝天。

第三，从李薰的故事中可以知道，材料科学对人类和社会进步多么重要，贡献多么巨大。

注：“两弹”指核弹与导弹，核弹又包括原子弹和氢弹。“一星”指人造卫星。导弹作为核武器的运载工具，是必不可少的。P10-13

人类文明的发展史，是从采集文明过渡到农业文明，再从农业文明发展到工业文明。世界上发达国家的工业文明，已有200多年历史。在这些国家里，约有10亿人民改变了生活方式，提高了生活水平，实现了现代化。我国改革开放30年来，经济的快速增长也没有离开工业文明的发展模式。但是，工业文明的发展带来了严峻的后果：资源过度消耗，环境严重恶化，引起了资源和环境的双重危机。2008年9月以来，世界发生了百年罕见的国际金融危机，使世界经济遭受到20世纪大萧条以来最为严重的挑战。我国经济也受到了严重的冲击。

为了应对这三重危机，必须转变发展模式，调整经济结构。一场国际科技竞争、技术革命正在兴起。

综观世界各科技强国的动向，这场技术革命将发生在如下领域：以绿色和低碳技术为主的能源技术革命，以生态文明和绿色经济为主的环保技术革命，以纳米材料、微电子光电子材料、新型功能材料、高性能结构材料为主的材料技术革命，以转基因育种、新型生物能源、干细胞再生医疗、创新药物为主的生物技术革命，以3G手机网络、新一代互联网、传感网、物联网为主的网络技术革命。其他的重要领域还有空间、海洋，以及地球深部的开发利用等。

21世纪的特征是：数字化的世界，知识化的时代，学习化的社会。21世纪所需要的人才是：文理兼容的、具有知识生产(创新)能力和知识管理(运用)能力的开放型人才。

以上观点与角度就是这套科普丛书的视角。

本丛书尝试以新的视角和写作技巧，探索青少年科普读物的创作风格。其特点为：

第一，在选题上：首先选取与经济社会发展、造福民生、改变或即将改变人们生产生活方式等关系密切的技术成果(或领域)，重点展现科学技术的进步对人类社会发展的影响与改变，力争做到具有前瞻性，以促使广大读者尤其是青少年读者对科学技术的理解与向往。

第二，在创作技巧上：寓知识于故事或事件之中。以故事(或案例)切入主题，展开并加以分析，形象思维与逻辑思维交融，步步深入，引导读者进入科学胜境，共同经历科学发展的过程。

第三，在传播科学知识上：要求有核心知识点，提出重点问题和相应的解决方案。在解决问题的过程中，使读者在了解科学知识的同时，理解科学精神，接受科学思想，学习科学方法，锻炼分析问题和解决问题的能力。

本丛书文字生动，富有情趣。并努力做到科学性、思想性和艺术性的完美统一。