解读书籍《迷人的材料》
人类的文明史就是一部材料变迁史。
从旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代，直到今天的纳米材料时代，作为人类认识自然和改造自然的工具，材料支撑着人类的发展和技术的进步。这些材料是怎样出现在人类社会中的，又对人类社会产生了怎样的影响呢？
接下来我们将从材料的应用场景出发，从建筑材料、生活用品及未来科技这三个方面介绍。
首先一起来说一说最能体现人类文明的建筑材料。建筑材料的发展改善了人类的技术环境、推进了城市化进程。这其中，混凝土、钢铁和玻璃功不可没。混凝土是世界上用途最广的建筑材料之一。无论是高楼大厦还是道路桥梁，处处都能够看到它的影子。很多著名建筑，包括：美国的胡佛水坝、法国的里约高架桥和英国格瑞夫里山立体交叉桥等等都是钢筋混凝土的杰作。
为什么混凝土应用如此广泛呢？这要从混凝土的特征说起。混凝土主要是由水泥、沙子和石子组成。这三样东西混合在一起之后，加上了水，就会引发连锁化学反应，形成复杂的微结构。这些微结构彼此之间强力连接，变成坚硬的固体。在这过程当中，混凝土从液态变为固态，可以塑造成各种形状，让短时间内盖起庞大的建筑成为可能。在混凝土发明之前，巨型建筑往往需要几十年才能完成，比如：中国的万里长城和欧洲的石凿教堂等等。有了混凝土之后，高达309米的伦敦“碎片大厦”主体结构只花了不到6个月就完成了。
在人类历史上最早使用混凝土建材的是古罗马人。古罗马有一个名叫波佐利的地方，存在大量火山岩粉末，成分和现代的水泥成分类似。古罗马人只需要在火山岩粉末以及沙子的混合物中掺进碎石子就可以制造出混凝土。古罗马遗迹和考古发掘证明，当时的混凝土已经广泛应用到建筑当中。他们曾经使用混凝土打造了宏伟的罗马万神殿的穹顶。两千年来，这个伟大的建筑始终屹立不倒，至今仍然是世界上最大的无钢筋混凝土圆顶建筑。但是遗憾的是，罗马帝国衰亡之后，混凝土技术也销声匿迹了。直到十九世纪六十年代后期，法国巴黎的园艺家莫尼耶在制造花盆的时候，偶然发现钢筋和混凝土的膨胀系数几乎相同，能够有效地解决混凝土脆性断裂的问题，这才使得混凝土技术重新回到人类视野，并且迅速传播。
随着科技的进步，混凝土材料也在升级换代。目前，已经出现了自愈合混凝土和自洁净混凝土。自愈合混凝土是在普通混凝土当中添加一种名叫巴氏芽孢杆菌的细菌，以及它们爱吃的淀粉。这些细菌平常处于蛰伏状态。当混凝土出现裂缝的时候，它们遇到水分就会醒来，吃掉预先给它们准备的淀粉，然后就会开始分泌方解石，和原来的混凝土结合，填满裂缝。经过这种杆菌处理之后，龟裂的混凝土强度可以恢复九成以上。另一种自洁净混凝土掺入了二氧化钛粒子。这些粒子非常小，而且是透明的，抹在混凝土表面几乎看不出来。但是二氧化钛粒子吸收了阳光中的紫外线之后，就会产生自由基离子，能够分解粘在它们身上的污垢，然后被风或是雨水带走。罗马的千禧教堂就使用了这种自洁净混凝土。混凝土和钢铁组合在一起才能有足够的韧性。
现代建筑中同样不可或缺的材料——钢铁
钢铁不是纯铁，而是加了碳的铁。碳的比例决定了钢的特性，高碳钢硬度高但是容易碎，低碳钢软但是有韧性。
最初掌握这种特性的是日本武士。低碳钢→刀身，高碳钢→刀锋。
缺点：工艺复杂，无法批量制造。
工业革命前英国工程师贝塞麦发明了制造钢水的方法，实现工业量产。
方法：先获得纯铁，再混入一定比例的碳。
难点：纯铁的制取→先制成铁水，再灌入空气。
（铁当中的）C+（空气中的）2O→CO2
这一化学反应可以将铁水中的碳带走，成为纯铁水。
→贝塞麦的发明开启了机器时代
钢铁+混凝土→钢筋混凝土→高楼大厦拔地而起。
常见的建筑材料——玻璃
玻璃的主要成分：二氧化硅（和沙子的成分一致）
经过高温处理之后的沙子冷却便是玻璃
e.g. 沙漠中间经常发现因闪电击中沙子而产生的玻璃
古罗马人→批量生产
他们靠着碱，即天然生成的碳酸钠降低了制造玻璃所需要的温度，进而降低了制造玻璃的难度
古罗马人的发明：
- 玻璃窗，将玻璃用铅焊接在窗框上
- 酒杯，固态玻璃只要加热到一定程度就很容易塑形，用铁钳子夹着就能在冷却前造出各种形状，甚至还可以吹气进去成为气泡形
耐热玻璃出现后，化学才成为一门系统的科学
耐热玻璃是加了氧化硼的玻璃，这种玻璃能一直热胀冷缩，化学家不必再担心因实验的温度改变而发生容器的破裂。
强化玻璃：汽车行业的重要发明，意在减少车祸时因玻璃碎裂飞溅而发生的死伤
起源于17世纪40年代的珍宝：鲁伯特之泪
将高温的玻璃熔浆滴入水中而形成，头部能够承受巨大的压力，但尾部只需要轻轻用力便会导致整个鲁伯特之泪发生碎裂，这些碎片虽然可能会划伤皮肤，但是不会带来很大危险
经过改良之后成为强化玻璃
强化玻璃中加多层塑料→防弹玻璃
外层的玻璃最先碎裂，吸收子弹的部分能量，中间的塑料再将冲击力分散到更大面积，减少伤害
塑料夹层越多，防弹玻璃所能吸收的能量越多
一道夹层能防住9mm口径手枪的子弹
八道夹层能承受AK47步枪的狙击。
对人类而言，最有用的玻璃便是用于构建现代城市的玻璃。
