自然界的鬼斧神工以无尽方法将原子和分子结合形成各种物质，人类可从中学习之处真是不胜枚举。尽管大千世界存在的万千物质之中只有少部分是由自然创造的，但这些自然创造的物质为人类提供了可以借鉴的经验，起到了抛砖引玉的作用。新的物质在日新月异的变化之中，这种变革改变了科学家和工程师创造物质的方式，而他们创造的这些物质将人类文明带入了今天。大卫·E.牛顿博士编著的这本《神奇的化学》正是展示了材料学领域中一些振奋人心的发现。

“化学世界”丛书所涉猎的内容从最基本的物质和宇宙的起源。到药品和食品构成等这类新材料化学在日常生活中的实际运用。

大卫·E.牛顿博士编著的这本《神奇的化学》讲述了材料学研究领域最新变革，探索这些重大成就对文明已经产生和即将产生的影响。此书全面概述了在新材料领域的最新创新，涵盖了从日常生活用品到药品再到家居、旅游的安全各个方面。

“化学世界”丛书每册附有大量黑白图片和插图，有著名化学家的生平简介和主要学术贡献，是学生、教师的必备书籍。也是那些对化学怀有浓厚兴趣的广大读者的最佳选择。

前言

阅读提示

一 材料革命

 早期的材料

 现代化学的诞生和新材料的发现

 需求中的新金属

 材料研究的未来

二 复合材料

 复合材料的性质

 人类历史上的复合材料

 高级复合材料

 高级复合材料的应用

三 生物材料

 生物材料的历史

 组织工程学

 替代部件

 人造血液

四 纳米材料

 什么是纳米技术？

 德雷克斯勒纳米技术

 德雷克斯勒纳米技术引起的反应

 纳米技术的风险与利益

 纳米技术研究工具

 纳米尺度的研究成果

五 智能材料

 什么是智能材料？

 智能材料的种类

 压电和电致伸缩材料

 磁致伸缩材料

 电流变效应和磁流变效应

 形记忆合金

 光致变色

 智能凝胶

六 新型聚合物

 加成聚合物

 缩合聚合物

 热塑性和热硬化性聚合物

 聚合物科学最新的发展

 传导聚合物

 树状聚合物和超支化聚合物

 人造蛋白质

结语

随着罗马帝国的衰落和中世纪的临近，建筑材料领域几乎没有取得进展。而且，有些技术已经失传，或者说被彻底遗忘了。例如水工混凝土就几乎没有再在建筑中使用过。直到18世纪末，英国一位名为约瑟夫·亚斯普丁(Joseph Aspdin，1779一1855)的石匠才又重新发现制造、利用这种材料的技术。1824年，亚斯普丁为这种制造水工混凝土的方法申请了专利，这就是后来的波特兰水泥。几乎没有任何证据证明亚斯普丁懂得水泥生产背后的化学原理，但是他的这一重新发现使水泥作为一种建筑材料再一次得到广泛应用。

到19世纪晚期，人们对全新人造材料的兴趣开始逐渐增长，这一转变背后的强大推动力是新学科的兴起——有机化学。起初，有机化学的研究受到很大限制，而且没有挑战性。有机化学家们只注重研究动植物体内的化合物，而不包括无机物或非生物。他们所认为的挑战是发现生物有机体中存在哪些化学物质、这些化学物质含量多少以及化学结构怎样等。当时，有机化学和无机化学的主要区别在于，前者的研究人员不必人工合成他们在生物有机体中发现的那些化合物，而仅需对这些化合物进行分析而已。

有机化学的这种研究方式要归因于关于有机物和无机物本质的一些哲学观点。当时，哲学家和科学家们认为构成生物有机体的物质极其特殊，它们与无机物(如岩石和金属)的构成成分存在着明显的差别。他们认为有机化学物质存在某种特殊性质，即造物主赋予的某种“生命气息”。在这种生机论的影响下，任何一位化学家制造有机化合物的企图都会被当做是荒谬之举，甚至是亵渎神明。

1825年，德国化学家弗里德里希·维勒(Friedrich Wohler，1800—1882)有了一个惊人的发现。维勒在加热一种较为普通的无机矿石氰酸铵(NH4CNO)时，得到了另一种化合物——尿素[(NH2)2CO]。这一发现的重大之处在于尿素是一种有机化合物，而且普遍存在于许多动物的排泄物中。从二者的表达式中我们可以看出，加热氰酸铵能够引起成分的重组，从而产生尿素。获得这一发现后不久，维勒写信给当时的顶尖化学家琼斯·雅各布·贝采里乌斯(J6ns Jakob Berzelius，1779—1848)，信中写道：“我必须告诉你，我可以不用借助肾脏或是任何动物，不论是人还是狗，就可以得到尿素。”贝采里乌斯回信说：“这真是博士先生作出的一项非常漂亮的重要发现。获知这个消息，我的喜悦之情溢于言表。”

但是，如果有机化合物只能通过超自然的行为形成，那么如何才能得到这样的结果呢?这个问题只有两种答案：要么维勒本人就是造物主(对于这一点，大多数科学家都会强烈反对)，要么就是传统的生机论是错误的。

当然，仅仅一项实验还不足以推翻长期存在的传统理论。即便如此，维勒的工作还是促使其他化学家思考合成新的有机化合物，这在过去简直是浪费时间的事情。不久，这些化学家也得出了相似的结果。他们开始在实验室里人工合成从前只存在于活着的动植物或其制品中的化合物。人们很快发现，从化学角度看，有机化合物根本没有任何“特殊”之处，它们可以通过化学家熟知并广泛应用的各种反应过程来获得，而且很显然，它们也适用于化学家已知的所有规律和原则。

一扇闸门被打开了，化学家们突然间发现了一个崭新的研究领域——人工合成生物体中的有机化合物，甚至还有更重要的，合成与动植物体内化合物相似但自然界不存在的其他化合物。P5-7

中学基础化学课所讲授的内容多半相对陈旧，而且学校之间在内容上大同小异。学生所学的不外乎以下几个方面的内容：原子理论、化学元素周期表、离子和共价化合物、化学方程式书写方法、化学计量以及液体等。对于那些有意在化学和其他科学领域继续攀登的学生来说，这些知识是他们前进的基础和根本。虽然课堂上老师能够准确地突出重点，但是，通常教师向学生传授的只是化学领域浩如烟海的研究成果中有限的部分。多数无意在化学或科学领域驻足的学生也能够通过化学获取有趣的知识，获知化学对他们日常生活方方面面所带来的最直接的影响。确实如此，那些主修科学的学生能够受益于这样的专业。

“化学世界”系列丛书共6册，力求带领读者纵览化学领域的最新资讯，而不拘泥于课本的条条框框。这6册书分别是：防治疾病的化学、神奇的化学、福尔摩斯的化学、改变地球的化学、能吃的化学以及星际间的化学。丛书内容新颖、覆盖面广，从化学最基本的问题，诸如物质和宇宙的起源，到实际生活中的化学，例如食品和药品的构成，都有涉及。之所以选择“化学世界”作为丛书名，是因为本丛书囊括了化学领域最新、最尖端的科研成果。丛书面向中学生，因为他们已经通过在校学习掌握了一定的化学基础。丛书中大部分的内容可以为具有基础化学知识的人所理解，还有少部分内容需要在掌握化学最新的尖端研究之后才能够领悟。

丛书的每一册都相对独立，各成体系。因此，读者可以从中任意选择进行阅读和学习。为帮助读者更好地理解书中的内容，每一册书都附有重要人物简短的生平介绍。