現(xiàn)代煉金爐里的錦團(tuán)花簇

前言

　　當(dāng)今世界，社會(huì)高速發(fā)展，生活瞬息萬(wàn)變。人們正在從各種途徑汲取營(yíng)養(yǎng)，豐富自己，以求得多元的知識(shí)結(jié)構(gòu)。世界科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族在科學(xué)技術(shù)上不斷進(jìn)取。就可能實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)跨越式發(fā)展。國(guó)人，尤其是背負(fù)著時(shí)代賦予重大責(zé)任的青年人，已清醒地意識(shí)到，科學(xué)技術(shù)知識(shí)蘊(yùn)含著恰能開發(fā)他們擔(dān)負(fù)起這種責(zé)任的巨大潛能，基礎(chǔ)科學(xué)和高新技術(shù)知識(shí)便成為他們涉獵的熱點(diǎn)?！　≌菫榱藵M足人們對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)和高新技術(shù)的這種急切需要。十多年前湖北省科普作家協(xié)會(huì)即組織數(shù)十位專家、教授。撰寫了一套《基礎(chǔ)科學(xué)與高新技術(shù)科普叢書》，并獲得了湖北省科普創(chuàng)作一等獎(jiǎng)；在其影響下，有的在管理崗位上健康發(fā)展，有的則成為科研之棟梁。隨著時(shí)間的推移和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，廣大讀者迫切期望看到一套更及時(shí)更全面介紹新科學(xué)、新技術(shù)、新知識(shí)的叢書。深入實(shí)施《全民科學(xué)素質(zhì)行動(dòng)計(jì)劃綱要》的需要及使命感，特別是在讀者的感召下，我們重新修訂、出版了這套《基礎(chǔ)科學(xué)與高新技術(shù)科普叢書》（修訂版）?！　　秴矔罚ㄐ抻啺妫┝D從科學(xué)發(fā)展觀的高度把握當(dāng)代科學(xué)的最新成就和特點(diǎn)，通過(guò)精選、咀嚼、消化了的高新科技知識(shí)，使讀者在了解新知識(shí)的同時(shí)，認(rèn)識(shí)世界科技發(fā)展的趨勢(shì)，激發(fā)全民的科技熱情，以及對(duì)祖國(guó)、對(duì)民族的熱愛(ài)和使命感。還特別注重于科學(xué)精神、科學(xué)思想和科學(xué)方法的介紹，企望以此引導(dǎo)人們改變傳統(tǒng)的、陳舊的思想觀念，確立新的科學(xué)理念，運(yùn)用科學(xué)方法，啟迪科學(xué)思維，激發(fā)創(chuàng)新活力?！　∪珪淖直硎隽η笸ㄋ滓锥?、生動(dòng)活潑，插圖力求準(zhǔn)確逼真，這一切都基本保持來(lái)了原書科學(xué)性、通俗性、趣味性的傳統(tǒng)風(fēng)格?！　　秴矔罚ㄐ抻啺妫┘磳⒏惰饔∷ⅲ覀儽陡行牢?。與此同時(shí)，我們對(duì)在《叢書》策劃、編寫、修訂、出版過(guò)程中，給予關(guān)心和支持的湖北省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、湖北省財(cái)政廳和湖北省科普作家協(xié)會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)深表敬意；對(duì)應(yīng)邀擔(dān)任《叢書》（修訂版）編輯委員會(huì)顧問(wèn)和委員的各位領(lǐng)導(dǎo)、專家表示深深的謝意；對(duì)付出辛苦勞動(dòng)和智慧的各位作者表示衷心的感謝；對(duì)承擔(dān)該書編輯、出版工作的出版社領(lǐng)導(dǎo)和編、印、發(fā)人員致以真切的慰問(wèn)。

內(nèi)容概要

　　《基礎(chǔ)科學(xué)與高新技術(shù)科普叢書·現(xiàn)代煉金爐里的錦團(tuán)花簇：化學(xué)與高新技術(shù)（修訂版）》力圖從科學(xué)發(fā)展觀的高度把握當(dāng)代化學(xué)的最新成就和特點(diǎn)，通過(guò)精選、咀嚼、消化了的高新科技知識(shí)，使讀者在了解新知識(shí)的同時(shí)，認(rèn)識(shí)世界化學(xué)科技發(fā)展的趨勢(shì)，激發(fā)全民的科技熱情，以及對(duì)祖國(guó)、對(duì)民族的熱愛(ài)和使命感。還特別注重于科學(xué)精神、科學(xué)思想和科學(xué)方法的介紹，企望以此引導(dǎo)人們改變傳統(tǒng)的、陳舊的思想觀念，確立新的科學(xué)理念，運(yùn)用科學(xué)方法，啟迪科學(xué)思維，激發(fā)創(chuàng)新活力?！　　痘A(chǔ)科學(xué)與高新技術(shù)科普叢書·現(xiàn)代煉金爐里的錦團(tuán)花簇：化學(xué)與高新技術(shù)（修訂版）》文字表述力求通俗易懂、生動(dòng)活潑，插圖力求準(zhǔn)確逼真，這一切都基本保持來(lái)了原書科學(xué)性、通俗性、趣味性的傳統(tǒng)風(fēng)格。

書籍目錄

一、緒論二、從古代“煉金術(shù)”到現(xiàn)代化學(xué)1.各領(lǐng)風(fēng)騷數(shù)百年2.元素周期表在哪里結(jié)束？3.“雞與蛋”，孰先孰后？4.物質(zhì)到底有多少種形態(tài)？5.巴基球開辟化學(xué)新紀(jì)元三、人類文明大廈的基石1.材料——社會(huì)發(fā)展的標(biāo)志2.賽璐珞與一萬(wàn)美元獎(jiǎng)金3.新器材——體壇新紀(jì)錄的“助產(chǎn)士”4.心有靈犀一點(diǎn)通5.材料的調(diào)色板正在擴(kuò)大四、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“火車頭”1.從燧人氏的貢獻(xiàn)說(shuō)起2.海灣戰(zhàn)爭(zhēng)的“誘發(fā)劑3.讓”惡魔“變?yōu)椤碧焓?.方興未艾的地球化學(xué)5.開發(fā)藍(lán)色的。聚寶盆6.太空采能：未來(lái)不是夢(mèng)五、當(dāng)代化學(xué)領(lǐng)域的“福爾摩斯”1.約翰遜制造的大丑聞2.薩達(dá)姆的”秘密武器3.國(guó)際“聯(lián)試”中初露鋒芒的中國(guó)女科學(xué)家4.恩斯特教授立了一大功5.分析技術(shù)正日新月異六、還我綠地清水藍(lán)天1.殺人煙霧與狂貓?zhí)Ｖi2.國(guó)際聯(lián)手追查元兇3.地球的“保護(hù)傘”有了空洞4.“瘋牛病”帶來(lái)的大恐慌5.一舉數(shù)得的環(huán)保舉措6.前景廣闊的綠色世界七、讓生命之樹常青1.分子生物學(xué)桂冠被無(wú)名小輩摘取2.基因工程——對(duì)生命體進(jìn)行操作3.克隆羊震驚全世界4.化學(xué)能戰(zhàn)勝癌癥嗎？5.“綠色革命”與“藍(lán)色革命”結(jié)語(yǔ) 直掛云帆濟(jì)滄?！瘜W(xué)的發(fā)展趨勢(shì)及前景展望后記

章節(jié)摘錄

　　充滿生機(jī)的仿生材料　　仿生學(xué)是生命科學(xué)和工程技術(shù)科學(xué)相互滲透、彼此結(jié)合而產(chǎn)生的一門新興的邊緣學(xué)科。它是以生物為原型，研究和模擬生物的種種優(yōu)異性能來(lái)創(chuàng)造各種可靠、高效、靈敏設(shè)備的科學(xué)。仿生材料是仿生學(xué)的組成部分，它是在研究一些動(dòng)物和植物活體的基礎(chǔ)上，掌握生物所具有的特異功能，再設(shè)法把這些研究成果用于實(shí)踐，設(shè)計(jì)和制備出來(lái)的一類新材料?！　∩锝缭趦|萬(wàn)年的自然淘汰和進(jìn)化過(guò)程中，為了適應(yīng)生活環(huán)境的變化，經(jīng)過(guò)了大自然“風(fēng)霜雨雪”的精雕細(xì)刻，已經(jīng)錘煉出了各式各樣微型、緊湊、輕巧、高效、靈敏、可靠的機(jī)體結(jié)構(gòu)，而這些，正是人類效法的“榜樣”?，F(xiàn)在許多國(guó)家的科研人員正在用生物技術(shù)，大力研究天然材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、形態(tài)特征，學(xué)習(xí)并改進(jìn)人造材料的設(shè)計(jì)概念。例如，人們知道鮑魚殼很硬而又不易摔破，于是就去研究鮑魚殼的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)它是由許多層狀的碳酸鈣組成，每層碳酸鈣之間夾著一層有機(jī)質(zhì)，把層層碳酸鈣黏在一起。在掃描電子顯微鏡下觀察，碳酸鈣（95％）與蛋白質(zhì)膜（5％）交替地形成膜層。蛋白質(zhì)膜起控制碳酸鈣層生長(zhǎng)的作用，強(qiáng)度和韌性比單純碳酸鈣提高10倍，說(shuō)明蛋白質(zhì)膜在鮑魚殼構(gòu)建和機(jī)械性能方面發(fā)揮很大的作用。鮑魚殼之所以不易破碎是因?yàn)樵谝粚犹妓徕}中出現(xiàn)的裂紋不會(huì)擴(kuò)張到其他碳酸鈣層中去，而被中間那層柔軟的有機(jī)質(zhì)阻擋住了。人們從中得到啟示，制造出一種不易破碎的陶瓷材料——將碳化硅陶瓷燒成薄片，然后在每片碳化硅薄片上涂上石墨層，再把涂有石墨層的碳化硅陶瓷層層疊起來(lái)加熱擠壓，使堅(jiān)硬的碳化硅陶瓷黏結(jié)在石墨上。石墨和鮑魚殼中的有機(jī)質(zhì)一樣，起著黏結(jié)劑作用。試驗(yàn)證明，折斷涂有石墨層的碳化硅陶瓷所需的力量比沒(méi)有石墨層結(jié)合的碳化硅陶瓷要高出許多倍。英國(guó)已利用這種陶瓷材料制造了一臺(tái)耐高溫而不需冷卻系統(tǒng)的陶瓷汽車發(fā)動(dòng)機(jī)?！　≈┲胧侨藗兪质煜さ囊环N小動(dòng)物。這小小的八足生物稱得上是自然界最優(yōu)秀的結(jié)網(wǎng)“工程師”。從外表看蜘蛛絲是那樣纖細(xì)似乎“弱不禁風(fēng)”，其實(shí)卻是驚人地堅(jiān)韌?！诓牧蠈W(xué)家眼中，蜘蛛絲具有很多優(yōu)點(diǎn)，如強(qiáng)度大、彈性高、質(zhì)地輕盈等。從某種程度上講，蜘蛛絲優(yōu)于人們目前擁有的各種天然絲與人造絲。于是，科學(xué)家們希望模仿蜘蛛絲，創(chuàng)造出具有特殊性能的纖維。研究表明，構(gòu)成蜘蛛絲蛋白質(zhì)的材料與人指甲蛋白質(zhì)和鳥類羽毛蛋白質(zhì)基本上是一致的，唯一不同點(diǎn)是其中氨基酸分子的排列順序略有差異。如今，有些國(guó)家的科研機(jī)構(gòu)已運(yùn)用生物工程技術(shù)解決了人工生產(chǎn)蜘蛛絲這一高技術(shù)難題。其方法如下：先從蜘蛛體內(nèi)分離出專事分泌絲蛋白的DNA片段，然后將其融合進(jìn)大腸桿菌的細(xì)胞核中。大腸桿菌容易工業(yè)化培養(yǎng)，故可工廠化生產(chǎn)帶有蜘蛛絲蛋白的大腸桿菌。最后從大腸桿菌中分離出蜘蛛絲蛋白，再經(jīng)普通紡絲工藝即可得到合格的人造蜘蛛絲。這種“仿生絲”可用于制造“人造肌腱”、“人造血管”、非過(guò)敏性手術(shù)縫合線等醫(yī)療用品，也可用于制造登山繩、救生索、降落傘繩以及其他既需要堅(jiān)韌性又要求分量輕的特種繩索?！　》律牧犀F(xiàn)已成為材料科學(xué)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。這是一個(gè)充滿生機(jī)和挑戰(zhàn)的全新領(lǐng)域，各國(guó)科學(xué)家正在為此進(jìn)行著不懈的努力?！　∏熬皬V闊的準(zhǔn)晶體材料　　2011年10月5日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，以色列科學(xué)家達(dá)尼埃爾·謝赫特曼因發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶體獨(dú)享2011年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?！　?0世紀(jì)80年代初以前，科學(xué)界對(duì)固態(tài)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)僅限于晶體與非晶體。1981年至1983年，謝赫特曼利用假期赴美國(guó)約翰斯·霍普金斯大學(xué)從事合金研究。1982年4月8日，謝赫特曼在鋁錳合金冷凍固化實(shí)驗(yàn)中首次觀察到合金中的原子以一種非周期性的有序排列方式組合，這種徘徊在晶體與非晶體之間的“另類”物質(zhì)闖入了固體家族，并被命名為準(zhǔn)晶體。然而，根據(jù)固態(tài)物質(zhì)構(gòu)成的原子排列規(guī)律，晶體內(nèi)原子應(yīng)呈現(xiàn)周期性對(duì)稱有序排列，非晶體內(nèi)原子呈無(wú)序排列，因此，具有這種“反?！痹优帕蟹绞降墓腆w在當(dāng)時(shí)理論下是不可能存在的?！　?zhǔn)晶體概念提出之時(shí)，權(quán)威界認(rèn)為其顛覆了固態(tài)物質(zhì)的分類方式，被認(rèn)為是無(wú)稽之談，受到巨大質(zhì)疑，謝赫特曼也被迫離開研究團(tuán)隊(duì)?！　〉胬淼墓饷⑹钦趽醪蛔〉摹Ｔ谥x赫特曼發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)晶體后，科研人員陸續(xù)在實(shí)驗(yàn)室中制造出其他種類的準(zhǔn)晶體，并在取自俄羅斯一條河流的礦物樣本中發(fā)現(xiàn)天然準(zhǔn)晶體。瑞典一家公司也在一種鋼中發(fā)現(xiàn)了準(zhǔn)晶體，這種準(zhǔn)晶體如同盔甲一般可增加材料強(qiáng)度。至此，準(zhǔn)晶體的存在終被證實(shí)?！　?zhǔn)晶體內(nèi)的原子排列組合沒(méi)有按照重復(fù)周期性對(duì)稱排列，原子排列方式介于晶體和非晶體之間。打個(gè)比方說(shuō)，準(zhǔn)晶體的原子排列組合類似于編織古代波斯地毯，地毯的花紋復(fù)雜有序，但沒(méi)有兩條地毯的花紋組合是相同的。瑞典皇家科學(xué)院在其聲明中說(shuō)，準(zhǔn)晶體的發(fā)現(xiàn)，從根本上改變了對(duì)固態(tài)物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)的原有認(rèn)識(shí)?！　⌒碌目茖W(xué)發(fā)現(xiàn)也預(yù)示著新的應(yīng)用前景。由于準(zhǔn)晶體原子排列不具周期性，因此準(zhǔn)晶體材料硬度很高，同時(shí)具有一定彈性，不易損傷，使用壽命長(zhǎng)。鑒于其具備的“強(qiáng)化”特性，準(zhǔn)晶體材料可應(yīng)用于制造眼外科手術(shù)微細(xì)針頭、刀刃等硬度較高的工具。此外，準(zhǔn)晶體材料無(wú)黏著力并且導(dǎo)熱性較差，其應(yīng)用范圍還包括制造不粘鍋涂層、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等。前些年，在兩位科學(xué)家因研究高溫超導(dǎo)材料而獲得諾貝爾獎(jiǎng)后，全世界曾興起一股前所未見(jiàn)的“超導(dǎo)熱”：如今，謝赫特曼摘取諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，必將推動(dòng)全球科技界對(duì)準(zhǔn)晶體材料的深入研究和開發(fā)，這種新材料一定會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景?！　　?/pre>




編輯推薦
　　《基礎(chǔ)科學(xué)與高新技術(shù)科普叢書·現(xiàn)代煉金爐里的錦團(tuán)花簇：化學(xué)與高新技術(shù)（修訂版）》從有關(guān)現(xiàn)代化學(xué)和現(xiàn)代化學(xué)技術(shù)的基本知識(shí)入門，著重介紹了當(dāng)前世界化學(xué)上最新成果、最新動(dòng)態(tài)、最新發(fā)展趨勢(shì)。內(nèi)容包括：從古代“煉金術(shù)”到現(xiàn)代化學(xué)、人類文明大廈的基石、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的“火車頭”、當(dāng)代化學(xué)領(lǐng)域的“福爾摩斯”、還我綠地清水藍(lán)天、讓生命之樹常青等七部分。





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