利用氧化锆硬度超过钢材，在高温下不会软化的特点，机械工程师设计了氧化锆陶瓷车刀，在自动车床上以最高的切削速度，加工最硬的合金钢零件。陶瓷车刀削钢如泥，刀刃不软不崩，零件表面光洁度高，这是机械加工史上，用非金属刀具切削硬质合金钢的第一例。更有趣的是，用含锆的高技术陶瓷制作切削刀具，刀体一旦受到外力冲击产生裂缝时，它会自动膨胀，将裂缝弥合起来。氧化锆陶瓷剪刀和家用小刀，刀口久用不钝，不锈不裂，被称为永不报废的长命刀剪。
高技术陶瓷可以使它比钢铁硬，也可以叫它像铜铝等有色金属那样有延展性和可塑性。把氧化钛陶瓷研磨成极其细致的细晶粒，加上黏结剂，高温熔烧成板材。只要将板材加热到180℃，可以对它展压，结果就能得到一块波浪形的陶瓷板。另一种氟化钙陶瓷，甚至只需加热到80℃，便呈现出挤压变形的特性。专家们认为高技术陶瓷能被“软化”，就意味着为这种材料最终能被延展、挤拉、卷绕成材打开了希望之门。
用高技术陶瓷替代钢铁，其实只是展现了它全副本领的一小部分。作为一种未来材料之王的“万能材料”，高技术陶瓷的潜力实际上是无止境的。
（第四节）功能强大的新型玻璃
玻璃在我们的日常生活中可以说是司空见惯，前面曾经介绍过几类玻璃，品种花色已经不少了。然而科学这个魔术师总是花样层出不穷，经过他的手，玻璃的性能居然有了翻天覆地的变化。新型的微晶玻璃和金属玻璃以及有机玻璃，就是玻璃家族中的几员新干将。
一、微晶玻璃和金属玻璃
玻璃和金属，本来是两种截然不同的材料。但是对既像金属，又像玻璃的微晶玻璃和金属玻璃而言，却是你中有我，我中有你，这是怎么回事儿呢？
先说微晶玻璃。玻璃本来是无定形的过冷液体，分子、原子的排列杂乱无章。但是经过长期的分子运动，玻璃里会出现局部排列稍有秩序的微小晶体，使玻璃透光性下降，好像蒙上了一层雾气，怎么擦也擦不亮。这种现象称之为玻璃的“老化”。人们从中得到启示，干脆让玻璃经过淬火处理，使内部分子排列整齐一些，微晶化。这样就得到微晶玻璃，它很像金属，不像一般玻璃一样容易摔碎。微晶玻璃茶杯不怕摔，不炸裂；用来做大型反射望远镜，不胀不缩，适宜于冷热剧变的环境；微晶玻璃做车刀，削铁如泥；微晶玻璃还可以做炒锅，干净、美观。
微晶玻璃是像金属一样内部分子排列整齐的玻璃，因此具有金属的某些性质，如抗震、传热等。而金属玻璃是像玻璃一样内部排列杂乱无章的金属，这种玻璃态金属是怎么制造出来的呢？
一般来说，由熔融状态的金属，慢慢冷却后变成的金属固体，它的原子结构是按一定规律排列的，是很规则的。如果冷却速度非常迅速，金属内部的原子来不及进行规则排列，仍然处于熔融时的紊乱状态，马上就凝固，这样就得到貌似玻璃态的金属玻璃了。
由于结构的关系，金属玻璃具有某些玻璃的性质，如特别坚硬，耐腐蚀，电阻大等。金属玻璃成为又一种崭新的材料，前途不可限量。
二、有机玻璃
说起有机玻璃，你一定不陌生，我们用的尺子、钮扣、灯具……好像都是有机玻璃制成的。它像玻璃一样透明，却怎么摔也不碎。
玻璃是一种无机的化合物，是由二氧化硅和金属氧化物组成的复杂的硅酸盐化合物。那么，有机玻璃是一种什么样的物质呢？它和塑料、橡胶一样，是一种高分子化合物。一种叫做甲基丙烯酸，甲酯的有机分子相互间“手拉手”连接起来，就得到了性能良好的有机玻璃。
有机玻璃有许多普通玻璃所不能比拟的优点。它的分子链长而柔软，因此抗拉伸和抗冲击的能力强。用它制成的物品很耐摔。如果将它再加工一下，使分子链段排列得非常有秩序，则材料的韧性大大提高。用钉子钉进去也不会出现裂纹。有机玻璃的重量只有普通玻璃的四分之一，而且非常易于加工。
有机玻璃具有以上优良的性能，使得用途极为广泛。用它坐飞机的风挡，大型建筑物的天窗、电视的屏幕、望远镜的光学镜片都非常的合适。另外，它与人体组织能长期兼容，在医学上被用来制造人工角膜。
（第五节）神奇幻妙的液晶
提起晶体，我们通常想到的都是金刚玉、冰糖、食盐等的固态。液晶，顾名思义，就是液态的晶体。它使处在液体和晶体之间的有机化合物，是一种问世不久的高科技新材料。
液晶在一定条件下，不但具有液体的流动性和连续性，而且还具有晶体的电学和化学性能。液晶分子的排列是有一定规则的，但是“性格”特别善变。它对磁、电、光、声、热、力等外界条件的变化非常敏感。当外加电场发生变化时，液晶分子整齐的排列会被外加电场扰乱，从而影响到它的光学性能，使透射光感反射光的强度和方向发生变化，本来透明的液晶变得不透明，这叫做“电一光效应”。
早在100多年前，液晶就被发现了，但直到近几十年人们发现它是制造显示组件的绝好材料，液晶才开始崭露头角。目前，已有7000多种有机化合物被发现具有液晶的特性。
液晶对我们来说并不陌生。电子手表上的数字，就是利用液晶的“电光效应”显示的。所谓“电光效应”是指加上直流电场后，电子表上的显示组件，就是一个装有液晶的长方形玻璃盒，盒内壁上方绘有透明的金属薄膜电极，共7段；内壁下方是一块金属薄膜电极。通电后处于电场间的液晶会变得不透明，通过控制电路，可用这7段电极表示出0～90个不同的数字。
如今，在微型电子计算器以及许多电信表上，也都用液晶显示数字。
把液晶同某些塑料混合，放在导电玻璃上，通电之后，颜色就会发生明显变化，街上许多巨大的变化广告就是这样制作的，越来越走俏的笔记本计算机以及普通计算机的液晶显示屏的原理也是如此。
有的液晶还会随着温度的升降而变色，这叫做液晶的“温敏效应”。如今，人们在诊断癌症时，便在病人皮肤表面涂一层液晶在浅层癌的病灶附近，由于癌细胞活动得很厉害，温度比周围皮肤会高一些，涂在那里的液晶就显示出不同的颜色。
利用液晶的温敏效应已开发出了具有时代特征的前卫服装——液晶服装。这种液晶时装分男女两类，它的奇妙之处在于一天内的不同时刻能呈现出不同的色彩。
供女士们穿的长裙设计新颖而款式多样。在炎炎的烈日之下呈现纯白色，同时具有反射热量的神奇功效；人走进房间后，衣服立即变成浅蓝色，给人以朴实典雅之感；傍晚时分外出散步，衣服又呈现出漂亮迷人的玫瑰紫色，更加的娇柔妩媚。供男士穿的西服也变幻多彩，清晨呈现棕色，使人精神抖擞；午后呈灰色，使人气度不凡；晚上呈现黑色，使人显得既潇洒英俊又稳重端庄。
液晶服装还可以应用于军事作战。专家们已着手研制供士兵作战时穿用的液晶迷彩服。这种迷彩服在春夏季将呈现草绿色，与大自然的绿色浑然一体；在秋季呈现黄绿色，与残叶枯草同色；严冬的低温又会使其呈现出土黄色。穿着它，即使在无任何遮蔽的条件下行军作战，敌人也极难辨别出真正的目标。
有的液晶遇上某些化合物（如有毒气体）也会变化，还有的浓晶受到放射性照射会变色。利用这种液晶，可以制作出专用的劳动保护防护服，这样可以很容易地检验出工作环境是否安全。
（第六节）聪明的高分子智能材料
目前在新材料领域中，正在形成一门新的分支学科——高分智能材料，也有人称机敏材料，高分子智能材料是通过有机合成方法，使无生命的有机材料变得似乎有了“感觉”和“知觉”。此类材料在实际中已有了应用，并正在成为各国科技工作者的崭新研究课题，预计不远的将来，这些材料将进入到我们生活中。
数千年来，人们建造的建筑物都是模拟动物的壳，天花板和墙壁都是密不透风，以便把建筑物内外隔开。科学家正在研制一种能自行调温调光的新型建筑材料，这种制品叫“云胶”，其成分是水和一种聚合物的混合物。
这种聚合物的一部分是油质成分，在低温时这种油质成分把水分子以一种冰冻的方式聚集在这种聚合物纤维的周围，就像“一件冰夹克衫”，这种像绳子似的聚合物是成串排列起来的，呈透明状，可以透过90％的光线。
当它被加热时，这种聚合物分子就像“面条在沸水里”那样翻滚，并抛弃它们的像冰似的“冰夹克衫”，使聚合纤维得以聚在一起，此时“云胶”又从清澈透明变成白色，可阻挡90％的光。这一转变大部分情况下在两三度温差范围内就能完成，并且是可逆的。
建筑物如果具有像这样的“皮肤”，就可以适应周围的环境。当天气寒冷时，它就变成透明的，让阳光照射进来；当天气暖和且必须把阳光挡住时，它就变得半透明。一个装有云胶的天窗，当太阳光从天空的一端移向另一端时，能提供比较恒定的进光量。充满云胶的多层玻璃，不仅可作天花板，而且可作墙壁。
德国著名的化学康采思巴斯夫公司正在研制一种智能塑料，它可以按人们的需要时而变硬、时而变软，这种名为“施马蒂斯”的塑料是由这家公司的工程师舒勒发明的。他在烧杯中倒入一种乳白色流体，用一根金属棒搅拌，液体渐渐变稠，最后成为硬块，接着硬块又在顷刻之间变成液体。如果急速把金属棒从液体中抽出，那么液体就会像胶水一样把棒拉住，只有非常缓慢地提起，才能抽出金属棒。据舒勒说，造成这种现象的原理是，这种塑料的溶剂是水，其微小的颗粒排列整齐时呈液体状，受到干扰时就呈固体状。因而，人们可通过各种外因来变换它的物理状态。
这种塑料能自行消除外来的撞击，特别适合于车辆的缓冲器，用这种塑料制成的油箱，即使被坦克压过也不会破裂。用于建房则抗震性能特强，如果在桥梁钢架上套上一层用这种塑料制成的微型管道网，其中储存有防锈剂，一旦钢架生锈，管道会自行熔解，释放出防锈剂。以此制成的胶囊丸服用后，可到体内指定部位才释放出药物。
日本正在研制的用高分子聚碳酸酯与液晶结合而成的液晶膜或人工分离膜，已在医药工业得到应用。比如，在医疗中，将薄膜做成胶囊状，把消炎剂放入里面，然后将胶囊埋入发炎部位，胶囊可依据患处发炎而引起的温度变化，及时释放出药剂，达到预期的治疗目的和治疗效果。
在食品工业方面，利用人工膜可研制出“辨味机器人”的味觉感知器，并可改进或制造所需的各种食品成分；又如用薄膜技术可浓缩葡萄汁，提高葡萄酒的味质；可制造低盐分酱油，纯化果汁，给食品着色等。这既可改进食品质量，增强人的食欲，又可扩大食品销售市场，提高食品工业的经济效益。
把高分子材料和传感器结合起来，已成为智能材料的一个新的特点。意大利在研制有“感觉”功能的“智能皮肤”，已处于世界领先地位。1994年，意大利比萨大学工程专家德·罗西根据人类皮肤有表皮和真皮（外层和内层）组织的特点，为机器人制造了一种由外层和内层构成的人造皮肤，这种皮肤不仅富有弹性，厚度也和真的皮肤差不多。
为了使人造皮肤能“感知”物体表面的质感细节，德·罗西的研究小组还研制了一种特殊的表皮。这种表皮由两层橡胶薄膜组成，然后在两层橡胶薄膜之间到处放置只有针尖大小的传感器，这些传感器是由压电陶瓷制成的，在受到压力时，就产生电压，受压越大，产生的电压也就越大。
据报道，德·罗西制成的这种针尖大小的压电陶瓷传感器很灵敏，对纸张上凸起的斑点也能感觉到。铺上德·罗西研制的人造皮的机器人，可以灵敏地感觉到一片胶纸脱离时产生的拉力，或灵敏地感觉到一个加了润滑剂的发动机轴承脱离时摩擦力突然变化的情况，迅速作出握紧反应。
美国的一些桥梁专家正在研究主动式智能材料，能使桥梁出现问题时自动加固；美国密执安大学则在研究一种能自动加固的直升机水平旋翼叶片，当叶片在飞行中遇到疾风作用而猛烈震荡时，分布在叶片中的微小液滴就会变成固体而自动加固；人们还研究一种住宅用的“智能墙纸”，当住宅中的洗衣机等机器产生噪音时，智能墙纸可以使这种噪音减弱。
总之，高分子智能材料已成为材料科学的一个重要研究领域，各国科学家正在为此作不懈的努力。
（第七节）走俏的高温超导材料
1911年，荷兰物理学家卡曼林做实验时，将水银冷却到4．2K的温度，发现水银突然失去电阻。这种导体呈现零电阻的现象，称为超导现象。电阻变为零的温度成为临界温度。
自从超导材料被发现以后，世界各国许多科学家都一直致力于将超导特性用于新技术的开发，努力获得临界温度高的超导材料。因为超导体没有电阻，仅这个优点就可以在许多方面引起重大突破，应用前景非常广阔。1986年发现Y—Ba—Cu—O系高温超导材料，其转变温度在92K（液氮温区）以上。此后高温超导材料的研究工作进步很快，到1988年临界温度达到125K，1992年达到127．5K。
超导材料的研究不仅具有重大的科学价值，而且在非常广阔的领域内都有着实际应用的价值。作为一种能源功能材料，超导体用于发电机、电动机上，是一个十分重大的改革。超导材料线圈的磁感应强度比通常用的线圈提高5～10倍，超导线的载流能力也有数量级的增加。因此，超导电机具有小型、轻量、输出功率高、损耗小等优点，将超导体用于输电无疑是其最重要的用途之一。近年来，许多新型超导材料在提高临界温度方面的不断突破，将有助于早日实现超导输电这一目标。
