2021年1月22日起,本系列文章每天将提供給科譜愛好者2種國内外科學暫時無法解釋的現象。大家知道,當古人遇到科學暫時無法解釋的現象時,常用鬼神搪塞;今人多将未解之謎推委給外星人。不過,誰要想破解這些科學未解之謎,就不要捏造鬼神和外星人,倘有真正破解者,也許會留名于國内外科學發展史中。
① 手機現在已經可以無線充電。不過,由于它尚無必要性,因此并未引起廣泛重視,自其出現以來,在市面上一直不溫不火。
試想一下,如果長距離大功率的無線輸電能夠得以實現,将是何等功德!越山跨齡的高壓輸電塔不見了,全世界可以節約下多少的銅啊!被載入史冊的2008年廣東因雪災造成高壓輸電線被壓垮而斷電的問題也可以避免。
其實關于長距離大功率無線輸電的構想,不是在手機無線充電器出現之後才有的,早在蘇聯時期,人造衛星上天以後,他們就曾做過這方面的預研。計劃是在圍繞地球運轉的低軌道人造衛星上設置太陽能發電裝置,因為沒有了大氣、尤其是大氣中懸浮灰塵顆粒之類的影響,發電效率肯定會大幅提高,然後再将發出的電能靠無線傳輸送到地球上,成本應當很低;但是無線輸電技術一直未獲突破,後來也就不了了之。直到2020年5月俄羅斯遠東聯邦大學與東西伯利亞國立工藝管理大學在《國際土木工程雜志》上發表文章宣稱,他們聯合發明了一種可以為行進中的電動車輛充電的混凝土,無線充電技術才又在俄羅斯大地上燃起了新的夢想。這種新的混凝土是将傳統混凝土中的部分水泥用發電廠的爐灰、爐渣和加工花崗岩産生的廢料代替,因此比傳統混凝土經濟又環保。其中研究者之一的遠東聯邦大學教授羅曼•費久科(Роман Федзюко)中校(補充說明一下,這座大學是一所軍校)說,在混合物中他們添加了含碳的納米顆粒,凝固過程中,含碳的納米顆粒起到了結晶核的作用,所以結構更密實,強度增加30%至35%,滲水漏氣少,更耐用。可用于制作不結冰的人行橫道、跑道、路面,可以對路面上行駛的電動車輛以非接觸方式直接充電。不過,顯然這僅屬于無線輸電(充電),而不屬于長距離。
請問,你認為長距離大功率無線輸電能夠實現嗎?有什麼好的想法?
② 人造衛星上張牙舞爪的龐大天線如何升入太空?你可以回答先将其收攏,儲藏在被發射件的内部,到太空後再靠機械力打開。如果太空中溫度變化大,某些怕特高溫和特低溫的設備怎麼辦?你也可以回答收起來、放出去。可是,你想過沒有,那樣一來需要消耗多少能源!其實,沒那麼複雜,隻要使用形狀記憶合金制作,問題就迎刃而解了。
1932年瑞典科學家奧蘭德把金镉合金加工成特定形狀後,出乎意料的是,當他加熱這個工件到某個溫度時,突然加工出來的形狀不見了,工件又自己變回到原來的形狀,從而發現了形狀記憶合金。此後多國投入研制,開發了多種合金成分、不同記憶溫度的形狀記憶合金。1969年美國阿波羅11号的龐大半球形天線,第一次在航天領域應用形狀記憶合金,他們用形狀記憶合金在其轉變溫度以上加工成型,降低溫度後壓成一團,裝入登月倉,放置到月面後,在陽光照射下達到轉變溫度,這團合金"記憶"起了自己的本來容貌,瞬間恢複成巨大半球狀。那時使用的還隻是單程記憶,即隻記得高溫時的形狀,并一直将其保持下來。現在已經發展出了雙程記憶合金,即高溫時記得高溫形狀,低溫時記得低溫形狀;另外還有全程記憶合金。形狀記憶合金以其諸多的優異性能,已經被應用于航空航天、軍事裝備、生物醫療、機械電子、橋梁建築、汽車工業、日常生活等領域。
形狀記憶合金組成與加工工藝,仍在不停地改進之中,因此實用性更好的形狀記憶合金還在不斷湧現。例如,2021年1月出版的新一期JOM期刊上刊登了俄羅斯國立研究型技術大學MISIS(NUST MISIS)和俄羅斯科學院巴依科夫冶金與材料科學研究所以及德國弗萊貝格工業大學(弗萊貝格礦業學院)三家單位的科學家聯合發表的文章,介紹了他們對800~900℃熔融形成的Ti-Ni合金,經過不超過600℃的熱處理,産生超細晶粒結構,達到了Ti-Ni合金的可逆變最佳參數,可望将其制作出新一代醫療設備。
形狀記憶合金能夠"記憶"的内在機理已經被解開;剩下的令人不解的問題是,既然形狀記憶合金性能如此優異,适于制作它的原材料種類又那麼繁多,能不能大幅度降低成本,讓它大量地步入平民百姓家?
,更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!