會吞子彈的玻璃！改變世界的3種神奇材料

在世界各地的實驗室裡，材料革命正在悄悄發生。科學家打算用漸趨細小的尺度操縱物質，並從生物世界中擷取靈感。曾經只有在科幻小說裡才見得到的物質，如今科學家將為我們逐步實現。

然而發明這些材料可不只是出於科學上的好奇心。它們真的很有用，只要開始出現應用的方法，這些材料就會徹底顛覆我們的世界。

《BBC知識》彙整了研究論文與專利申請案，為您呈現即將問世的十大關鍵材料。

PU塊狀共聚物：這透明材料能夠「吞下」高速入射的子彈

想像一種不過3公分厚的材料，竟然可以擋下秒速達350公尺的子彈，還能夠把子彈包覆起來，表面一點痕跡或裂縫也不留。要是用這種材料製造總統座車或是裝甲運兵車的擋風玻璃，或許能救人一命。

剛剛提到的這種材料叫做PU塊狀共聚物。根據美國萊斯大學工程師奈德‧湯馬斯教授（Ned Thomas）所言，這種材料之所以有辦法封住子彈的射入點，是因為當子彈以高速接觸這種材料時，材料當場就熔化了，這似乎使得子彈射入的能量消散，有助於材料逮住射入物；之後材料就會重新密封，把子彈射入留下的縫隙塞起來。湯馬斯最近用電子顯微鏡研究這種材質，才推測出這一連串的事件過程。

除了防彈玻璃以外，PU（即聚胺基甲酸酯）還能拿來做防彈衣，甚至裝在太空船跟衛星的外殼，吸收可能會造成嚴重損傷的太空垃圾以及其他飛射而來的東西。湯馬斯說，如果改用同等尺寸的鋼鐵，不但較難阻擋高速飛來的物體，而且重量還是PU的7倍。

應用領域：保護噴射引擎的渦輪葉片、保護衛星、防彈擋風玻璃、防彈衣

鐵磁流體：操縱會變形的液體來殺死癌細胞

你要是想要在現實生活中打造一台電影《魔鬼終結者2》（Terminator 2）裡的變形機器殺手T-1000，不從鐵磁流體（ferrofluid）著手的話，八成會搞得一團糟。鐵磁流體就像T-1000一樣，是可以變形的液態金屬。鐵磁流體是在液體中散置了磁鐵礦、赤鐵礦或其他含鐵化合物的微小粒子，液體帶有磁性，所以能夠擺弄成形。

鐵磁流體已經悄悄鑽入我們的日常生活之中。鐵磁流體用磁鐵加以定位後，就能夠在轉動的電腦硬碟外形成一道液態密封，防止微粒飄進去，毀了你的度假照片。此外喇叭裡也用到鐵磁流體。不過它的應用潛力不只如此。美國NASA嘗試用鐵磁流體來做太空船姿態控制系統（attitude control system），加拿大研究者則表示它能拿來做下一代的望遠鏡反射鏡，這樣就能改變形狀，補償大氣扭曲的效應。

鐵磁流體在醫學領域也深具應用潛力。美國維吉尼亞理工學院的研究者正在著手研究，打算利用含有鐵氧化物奈米粒子的鐵磁流體來治療癌症。他們先用磁鐵將鐵磁流體導入腫瘤內，再對其施加振動磁場，使鐵磁流體振動生熱，殺死癌細胞。領導這項研究的伊斯瓦‧普利教授（Ishwar Puri）說：「理想情況下，這套療法會增加腫瘤細胞的溫度大約30分鐘，而同時健康組織的溫度則維持不變。」這套技法雖然管用，距離臨床試驗卻還有一段距離。

應用領域：控制太空船、製作望遠鏡的反射鏡、治療癌症。

DNA水凝膠：遇水成形的黏膠可用來填補傷口、控制電路。

把水加進某個東西裡，通常會使它變得容易流動，不過把水加進這種新材料中，它卻會自己產生新的形狀。歡迎來到DNA水凝膠的奇異世界。

水凝膠是吸收力很強，像海綿一般的聚合物網絡結構，能夠吸收比自身質量多達一百倍的水；某些隱形眼鏡跟心電圖傳導貼片已經用上這種材料。不過專長是把DNA拿去做另類用法的美國康乃爾大學羅丹教授（Dan Luo），卻把遺傳物質的合成鏈加到水凝膠裡。

羅丹跟他的研究團隊示範在形狀像字母D、N、A的模子裡製造水凝膠。他們把凝膠倒出來時，凝膠的形狀模糊無定形；但是一加入水分，凝膠就又形成字母狀。DNA在凝膠裡彼此纏繞，有點像黏在一起的橡皮筋。DNA鏈會跟編碼互補的其他鏈扣在一起。該研究團隊設計以特定方式彼此連結的遺傳物質，希望能夠藉此調整凝膠的性質。

水凝膠可應用在醫療上─注入藥物的凝膠可以完全貼合傷口。它還能在電子產品中當成用水啟動的開關：康乃爾大學的研究團隊做了一項測試，在兩個電子接點之間放置一塊注入金屬粒子的水凝膠來導電；水一加下去，凝膠就縮短成形，電路也隨之中斷了。

應用領域：組織工程所用的支架、注入藥物填補傷口、用水啟動的電子開關。

【完整內容請見《BBC知識國際中文版》第26期（2013年10月號）。版權所有，轉載請註明出處。】

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