材料科学是很多超级英雄的能力的来源，例如漫威中的神奇四侠——弹性材料、隐形材料、超强度材料以及热能材料。虽然看起来在科幻中才能实现隐形或者变形，但是现有的材料理论完全可以实现这些超能力。事实上，通过科学家们夜以继日的工作，这些理论已经得到了应用。随着材料科学研究的不断进步，不论是开发高效的新能源亦或制造航天飞机进行外太空探索，全世界的各个行业都将感受到材料发展带来的好处。

弹性材料
弹性材料可以分为自愈材料和可重组材料。
 
首先是自愈材料。在无人为干预下，自愈材料可以通过改造化学键和利用细菌来修复破损。事实上，自愈材料已经得到了很大的应用，例如采用自愈混凝土作为海军舰船的防腐材料。另一部分是可重组材料，这种材料可以在不同的条件下改变自身的性能。在微观角度，可重组材料的分子键可以通过吸收能量发生可逆性的重组，这种转换在宏观上体现为聚合物形状变化，例如聚合物材料在通电或光照的环境下可以发生卷曲和折叠。“在现实世界中，我们可以将可重组材料设计成飞机或者汽车。
 
目前，飞机机翼的形状还是固定的，但是未来可以设想，机翼会根据不同的飞行阶段改变形状，起飞、着陆等都不相同。”材料学家安娜保尔森说,“如果设计出可重构材料，那么机翼可以在飞行过程中通过改变形状，从而提高燃油使用效率。”此外，尽管在当下，一种超材料可把一个英雄变成降落伞或者蹦床还是十分不现实的事情，但是，NASA目前探索柔韧性机翼的试验则可以从此类研究中得到启发。
  
隐形材料
   
加拿大研发的隐身材料

隐形材料通过解决物体本身和可见光的问题来使物体隐形。目前，隐形材料主要利用导通和绝缘元件改变物体周围的电磁辐射，但是在使物体隐形时，科学家们主要面临三个困难：改变物体的形态、在三维角度上控制光线、改变光的波长。“在理论上克服这些困难是可行的，而且已经在模拟实验中实现了这些性能，”保尔森说,“比如，目前研究人员开发的三维纳米级的图案可以使我们在三维角度控制光线。”尽管成为一个具有隐形能力的超级英雄很吸引人，但隐形材料在提升我们的生活质量上也将会大有作为。我们可以设想将隐形材料与建筑结合一起，比如在帝国大厦的顶部采用隐形材料制作护栏。除此以外，隐形材料可以通过改变光路制造一种新的光学处理器来生产速度更快的计算机，并且可以大幅度提高起传输的功率。

超强度材料
   
研究超强度材料，必须得从分子水平开始研究。这样不得不提到纳米技术，纳米技术是在纳米尺度（一到一百纳米或一百万分之一毫米）上进行的物质操作的技术。在这种尺度上，你可以改变单个原子或分子来改变他们的物理、化学、生物学和光学性能。其中石墨烯因为其特殊的结构所以被视为纳米技术最好的原材料之一。纯态的石墨烯是单一的碳原子层，其键合非常紧密以至于几乎所有的材料都难以渗透，而正是这种结构使得石墨烯可以承受极高的化学、温度以及压力条件。
 
虽然目前研究中的此类材料主要用于电子产品以及医疗设备，但是穿孔石墨烯片也可以用于解决清洁饮用水和能源管理等全球性重大问题。同时纳米技术促进了碳纳米管的发展，碳纳米管具有令人难以置信的性能，比钢的强度大100倍，体积却比人的头发小10000倍。“使纳米碳管中的碳原子紧密结合在一起的是他们之间的配位结构以及强化学键，”材料学家米切尔说到。目前，碳纳米结构体纤维已经被应用于朱诺太空船。在不久的将来，由于其优良的节能性能，碳纳米管可用于增强锂电池寿命，扩大闪存容量，制造智能手机中的传感器,还可以编织成衣服，生产高强度轻质复合材料的电子线路。
 
然而，制约纳米管结构大规模生产的是增强其长度极限的能力。在实验室中，一分钟可以产生多种碳纳米管，但同时纳米管仅仅伸长到几厘米。保尔森说：“如果有了米尺度的纳米管，你可以将他们设计成轻型汽车。此外，尽管纳米管只在一定的方向上保持高强度，但将它们装配在多个方向可以使车辆抵御冲击。”同时，科学家已经可以将多种纳米管结合在一起进而生产出质轻，强度高的面料。小伙伴们，这种超能力很快就会发生在我们身边了，不是么？
 
 热能材料
   
热能材料的特点是其化学键可以承受住极高的温度。通常来说，这种材料不仅要求高熔点，而且为了起保护作用还需要为热绝缘体。例如，超级汽车（或者超人）在超音速（5马赫以上）飞行时所采用的材料必须得能承受超过2200度的超高温度。
 
有了这样的耐热材料，我们可以设计太空飞船进行更深入的太空探索，甚至探索一些像太阳表面一样极度炎热的地方。 “当然，探索超高温度的地方将很有挑战性，因为这些地方同时也是高压力和强辐射的地区，”热力学家迈克说道，“不过，我们可以设计和开发先进的推进系统，以避开太空中的危险区域。”
 
虽然对于超级英雄来说，他们可以控制火焰，但是对于每个普通人来说，我们需要的是进行消防和安全的耐热材料。此外，耐热材料也可以制造高效的发动机，而这种发动机能将燃料的消耗减少到一半。


来源: 材料人网