科学家大幅度地提高了一种很有希望的超导材料的电流运载能力，这项成果有可能成为制造便宜高效的输电线铺平道路。这种新材料的电流运载能力比其前身提高了5倍。研究人员目前只是用这种材料做成了一个横截面积为半平方英寸的小圆盘，但是他们正在增加它的长度，以便使之成为真正的输电线。德国奥格斯堡大学约亨·曼哈特说：“这真是让人感到欣慰。我们认为，这是朝着制造成本低廉的真正输电线迈出了一大步。”常规的电力系统使用铜线，但是铜线的电阻会造成15%的电力损耗。而在超导电线中则不存在电阻。但是制造超导电线-实际是金属陶瓷条——不仅成本昂贵而且费时。并且在此之前，这种材料中晶体结构的缝隙，一直限制着电流运载能力。曼哈特的研究小组使用了一种已经研制出的很有前途的超导材料，并对其加以改进后弥合了晶体之间的缝隙，这样就攻克了这一难关。曼哈特说，这使这种材料的导电能力提高了3到5倍，并且提高9倍也是可能的。他说，在其他超导材料上也可以采用同样的方法提高电流传输能力。他们的研究报告发表在今天出版的《自然》杂志上。诸如2000年夏天出现的炎热天气以及不断不断增长的能源需求有可能导是电力中断，而由超导电线构成的电网有可能降低这类断电的可能性。美国威斯康星大学的物理学掌戴维·拉巴莱斯蒂尔说不，这项创新还有可能给人们带来高效的发动机和变压器，以及把磁悬浮高速列车高不可攀的成本降低到能够负担得起的水平。但是拉巴莱斯蒂尔说，人们恐怕还要等5年才能享受到这项技术的益处。曼哈特和同事使用的是钇钡铜氧材料，当把这种材料用液氮降低到-196℃时，它就变成了超导体。他们在纯的钇钡铜氧层之间，制造出一些“掺杂”了少量钙的钇钡铜氧层。由于钙会填充到晶体之间的缝障中，这样就能使几十万安培的电流从横截面积只有半平方英寸的材料中通过。休斯戴大学的物理学掌保罗·楚说，这是5年来在开发超导体的巨大潜力中取得的最重要成果。他说，这最终十将降低现在才开始在工业中使用用的超导电线的成本。
航天器的盔甲——烧蚀材料
在晴朗的夜晚，仰望灿烂星空，有时会看到耀眼的陨星，倏忽即逝。它为什么会发光呢？原来，这是高速飞行的陨星进人大气层与空气剧烈摩擦，猛烈燃烧而发出的光亮。当宇宙航天器完成任务返回地球时，面临着与陨星同样的残酷生存环境。研究表明，当宇宙飞行器的飞行速度达到3倍声速时，其前端温度可达330℃；当飞行速度为6倍声速时，可达1480℃。宇宙飞行器邀游太空归来，到达离地面60～70千米时，速度仍然保持在声速的20多倍，温度在10000℃以上，这样的高温足以把航天器化作一团烈火。高速导致高温，这似乎是一道不可逾越的障碍，人们把这种障碍称为热障。显然热障并没有阻挡住人类挺进宇宙的步伐，那么科学家们是如何克服热障，使航天器安全回家的呢？陨石穿越太空到达地球的神奇经历给了科学家们以特殊的启迪。分析陨石的成分和结构发现，陨石表面虽然已经熔融，但内部的化学成分没有发生变化。这说明陨石在下落过程中，表面因摩擦生热达到几千度高温而熔融，但由于穿过大气层的时间很短，热量来不及传到陨石内部。给宇宙飞行器的头部戴一顶用烧蚀材料制成的“盔甲”，把摩擦产生的热量消耗在烧蚀材料的熔触、气化等一系列物理和化学变化中，“丢卒保车”，就能达到保护宇宙飞行器的目的。一位宇航员描述了宇宙飞船闯过热障的壮观景象；飞船进入大气层，首先从舷窗中看到烟雾，然后出现五彩缤纷的火焰，同时发出噼噼啪啪的声音。这是飞船头部的烧蚀材料在燃烧，它们牺牲了自己，把飞船内的温度始终维持在常温范围，保护飞船平安返回地面。作为烧蚀材料，要求气化热大，热容量大，绝热性好，向外界辐射热量的功能强。烧蚀材料有多种，陶瓷是其中的佼佼者，而纤维补强陶瓷材料是最佳选择。近年来，研制成功了许多具有高强度。高弹性模量的纤维，如碳纤维、硼纤维、碳化锆纤维和氧化铝纤维，用它们制成的碳化物、氨化物复合陶瓷是优异的烧蚀材料，成为航天飞行器的不破盔甲。
空间资源与微重力材料科学
20世纪人类最伟大的创举之一是开拓了“空间”这一人类活动的新领域。1957年10月4日，前苏联成功地发射了第一颗人造地球卫星，首次摆脱地球引力场的束缚，冲破大气层的阻碍，实现了飞天的梦想。1961年4月12日，前苏联宇航员尤里·加加林乘“东方1号”宇宙飞船成功地进入太空轨道，开创了载人航天的新纪元。1969年7月21日，美国宇航员阿姆斯特朗走出“阿波罗11号”飞船的登月舱，成为人类踏上月球的第一人。随着空间科学的飞速发展，为人类增添了大量新知识，同时也改变了过去基于地面研究所形成的许多传统观念，使空间这一特殊环境，如微重力、辐射、超净和超高真空等，都成为人类社会的宝贵财富。空间资源是全人类的共同财富，40多年来，人们一直致力于利用空间资源为人类服务的研究，微重力材料科学便是空间科学中重要的研究领域之一。
通常，将一个物体围绕地球进行轨道飞行，重力与离心力相平衡时出现的状态称为微重力状态。人们对微重力概念有个长期认识的过程。最初，人们认为物体围绕地球进行轨道飞行时达到了无重力或零重力状态。其实，飞行器在空间并不能达到真正的零重力状态，飞行器姿态的调整，仪器设备的运行，任何微细机械扰动都将造成重力加速度的改变，总有某种干扰因素导致“微小重力”的存在，不可能出现绝对的零重力环境，因此，称其为“微重力”环境更为确切些。
目前已经组装成形的国际空间站有16个国家参与，备有美国、欧洲和俄罗斯等实验舱，可以进行多种科学实验。它所提供的重量、功耗及其他条件，基本满足了开展微重力科学研究的需要。空间微重力水平因飞行器的种类不同存在差异，一般无人飞行器的微重力水平较有人飞行器高一到二个数量级。由于国际空间站的实验平台采用了多项减震措施，减少了重力跳动的干扰，舱内可以达到的微重力水平约为10-4～10-6g（g是在地球上的标准重力加速度），即为地球重力的万分之一至百万分之一。
在空间微重力环境下材料都会有哪些特殊的表现呢？我们知道，地面上流体中的粒子会发生沉降，而密度不同的两种流体也要发生浮起与沉降现象。以水和油的混合物为例，在地面重力场中，油总是浮在上面，而水总是沉降在底部。而在空间微重力条件下，水和油、乃至多种比重不同的物质都可以在一起均匀混合、“和平共处”，几乎没有地面上的对流、沉淀和静水压等效应，这对改进材料的制备加工工艺和新材料的开发都十分有利。
1969年，前苏联在“联盟-6号”飞船上首次搭载了名为“火神”的空间炉，进行了金属焊接和合金熔化、结晶实验，是空间材料科学真正上天实验的开始。从材料研究的角度，微重力环境是一个几乎无对流、无沉降和无静水压作用的特殊环境。利用这种特殊条件，可以进行晶体生长、合金凝固、陶瓷烧结、特种玻璃和复合材料制备研究，获得地面上无法得到的晶格缺陷少、组分均匀、结构完整和性能优良的各类材料。同时，加深对材料科学相关规律的认识和理解，发现可适用于指导地面材料加工过程的新工艺、新方法，为形成新的高技术产业提供依据。微重力科学研究是以开发空间资源为背景的，长远地看，人们有可能建立起一定规模产业，生产急需而地面无法得到的产品，但在可预见的未来，人们更加关注的是如何用微重力科学研究成果来指导地面生产工艺。
自从1970年4月21日我国成功发射了第一颗人造地球卫星以来，就不断探索利用空间资源开展各项空间科学研究。1987年，我国首次利用返回式卫星进行了空间材料科学实验，虽起步较晚，但历经20多年的不懈努力，现在无论是在空间材料加工装置制造，还是在空间材料制备研究领域，都已取得与国际同行平等对话的地位。
1999年11月20日，我国成功地把中国独立研制的第一艘试验飞船“神舟”1号送上太空，成为继俄、美之后第三个掌握载人航天技术的国家。此后，分别于2001年1月10日和2002年3月25日，我国又圆满完成了“神舟”2号和“神舟”3号两次无人飞船的空间飞行试验。在这三艘无人飞船上都搭载有“多工位晶体生长炉”，它是专门进行空间微重力材料科学研究的试验装置，由中国科学院上海硅酸盐研究所总负责，联合中国科学院空间科学与应用研究中心、航天科技集团五院510所的技术力量共同完成的。该装置可在一次飞行任务中完成包括氧化物单晶、半导体电子材料、金属及合金、复合材料以及非晶材料在内的多项空间科学实验，已完成大量空间材料科学试验，取得了很多可喜的成果，为我国后续在空间实验室和空间站上开展微重力材料科学研究打下了坚实的基础。
贵金属材料
金、银和铂族金属统称为贵金属，它们因在地壳中含量极少价格比一般常用金属昂贵而得名。提起贵金属，我们自然而然地会提起橙黄美丽的黄金、高雅素净的白金——这些贵重金属镶嵌着闪光的宝石，制成各种别致新颖、绚丽多彩的首饰和贵重装饰品，将人们的生活点缀得更加浪漫多姿。
在工业生产中，贵金属及其合金被广泛地应用于电子、航空、航天、航海、原子能、化工等工业部门，用来制造电阻材料、电接触材料、测温材料、焊料，将贵金属仅仅理解为黄金首饰实在是太狭窄了，它的作用非常大。贵金属接触材料由于其良好的导电性、导热性和化学稳定性，而成为优异的电接触材料，如精密触点、电刷材料等的贵金属，现有银系、金系和铂族材料。这其中铂族材料更为耐磨、耐蚀、可靠，可承担其他贵金属无能为力的工作。贵金属测温材料：水银由于受热膨胀时呈现的单值线性关系可以用于制造温度计。水银热电势高、热电势与温度的单值函数关系好等特点可以很准确地测控温度，是一种理想的测温材料。贵金属测温材料的测温范围从-270℃～2300℃，在普通情况不能胜任的场合，如液氦、液氨温度的测量，核场中、快速反应堆中的测温等，贵金属材料都可以大显身手。贵金属电极材料：纯铂、纯钯、铂钯合金等有着良好的化学稳定性，极好的抗腐蚀能力、导电性能以及液化活性强等特性，是各种电极的理想材料，可靠性好，使用寿命长。
由于铂族金属既贵又稀缺，一向被镀在或涂在电极上使用。在电子、飞机、真空部件中，需要用到高可靠性的钎焊技术，钎焊时用于填充工件之间的焊料，是由金、银、钯等贵金属及其合金制成的。另外，我们熟悉的电子计算机芯片上密密麻麻的焊点，也是由金、钍钎料焊成的。贵金属材料在牙科有着广泛的应用，而不仅仅是我们理解的镶金牙。它们具有优异的化学稳定性、抗腐性。耐晦暗性以及良好的物理力学性能，并且美观耐用。因此，无毒，无致癌、致畸作用。这些合金通过精密铸造、机械加工、成型、烧瓷、粉末冶金及汞齐等工艺，广泛用于制作齿冠、齿桥、嵌体、充填体等。
