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第368章 材料（第3页）

这是由于天体的质量太大，所产生的重力太大，自然而然就会将大量的原子往自己的中间挤压。

在这个过程之中，原子之间不断的挤压做功坍塌就会引发出强烈的能量。

这些其实都是原子能。

人类从诞生以来到觉醒，文明到最后掌握核能，其中每一步都走得十分的困难。

回顾过往，或许觉得人类似乎都比较轻易，可是真正处在历史潮流之中就会明白这些事情每一次的诞生，每一次的努力，最终是能造成的结果。

况且人类现在所掌控的核能也永远不是聚变反应还是处于一个较为基础前期的裂变反应，两者之间的差距也是极其巨大的。

事实上简单来说，人类目前的情况仅仅只是简单的掌握了一些。关于核能方面的知识，最多可以算是一个初学的入门者。对于更深刻更高端的知识，目前的人类来说，还有好多都没有办法解决。

毕竟限制一样事物的诞生，有时候不仅仅是理论或者说是技术，相反材料也是一个很重要的关键。

就像灾变爆发之前的科技文明时代人类，其实那时候在理论上人类已经对于核武器或者说核能的利用有了进一步的认识。

比如对于可控核聚变，可以说人类在理论上对于实现这种对于当时人类来说，清洁的几乎无限的能源有了详实的、可实现的方式方法。

然而，迫于当时在材料学上的限制，即便对于核能、可控核聚变有了进一步深入的认识，已经到了临门一脚，可实现边缘，但人类依旧没有办法进一步对这一项展开研究。

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事实上，在科技文明时代，人类的很多应用上的科技，都是因为材料的缘故，所以使得许多在理论上成立的东西，可在实际过程之中却是天差地别。

比如航空发动机，就是一个典型案例。

航空发动机被誉为现代工业“皇冠上的明珠”，其性能和可靠性要求极高。在航空发动机的研制过程中，材料学起着至关重要的作用。由于一些关键材料达不到要求，这就会导致在航空发动机领域的科技应用一度滞后。

首先，航空发动机需要在高温、高压、高转速的极端环境下长时间可靠运行。例如，涡轮叶片需要承受高达数千摄氏度的燃气温度，这就要求叶片材料具备极高的耐高温性能、强度和抗氧化性能。然而，很长一段时间内，我国在高温合金等先进材料的研发和生产方面与国际先进水平存在差距。材料的耐高温性能不足，使得涡轮叶片在高温下容易变形、损坏，严重影响发动机的性能和寿命。

其次，航空发动机的风扇叶片、压气机叶片等部件也需要高强度、高韧性的材料。这些材料不仅要能够承受巨大的离心力和空气动力载荷，还要具备良好的抗疲劳性能和耐腐蚀性能。由于材料学的限制，在这些关键部件材料的研发上进展缓慢，导致发动机的整体性能和可靠性难以得到有效提升。

此外，航空发动机的制造还需要大量的特殊材料，如陶瓷基复合材料、钛铝合金等。这些材料具有优异的性能，但研发难度大、成本高。在这些材料的产业化应用方面还面临诸多挑战，这也在一定程度上制约了航空发动机技术的发展。

可以说，如果航空发动机所使用的材料能够满足需求，那么人类是完全能够制造出更加强大的，马力更加强悍，性能更卓绝的航空发动机。

发动机的叶片材料要是能够突破材料的限制，人类制造出来的航空火箭以及航空飞机都将能够拥有更大的载力，更快的速度。

此外，除了航空航天领域之外，还有像是半导体领域。碳化硅半导体材料是第三代半导体材料的代表之一，具有耐高压、耐高频、耐高温等优点，在新能源汽车、智能电网、5G通信等领域具有广阔的应用前景。

然而，碳化硅材料的制备难度大、良率低、产能小，导致其成本较高，限制了它在半导体领域的大规模应用。例如，在新能源汽车的功率电子器件中，虽然碳化硅器件能够提高电动汽车的续航里程和充电速度，但由于碳化硅衬底的成本较高，使得整车的成本增加，影响了碳化硅器件在新能源汽车领域的渗透率。

如果能够在这方面解决材料上的问题，那么在通信领域将有着重大的意义。

还有像光刻胶方面，光刻胶是半导体芯片制造过程中不可或缺的关键材料，其性能直接影响芯片的制程精度和良率。

此外，还有锂电池领域，比如固态电池电解质材料固态电池被认为是下一代电池技术的重要发展方向，具有高能量密度、高安全性等优点。

然而，固态电池的发展受到电解质材料的限制。目前，固态电解质材料的离子电导率较低、界面稳定性差，导致固态电池的性能难以达到理想状态。例如，氧化物固态电解质材料虽然具有较高的离子电导率，但在制备过程中容易产生裂纹，影响电池的性能；聚合物固态电解质材料的离子电导率较低，且在高温下容易软化，限制了其在高温环境下的应用。

另外还有锂硫电池正极材料，锂硫电池具有高理论能量密度、低成本等优点，但硫正极材料存在导电性差、体积膨胀大、穿梭效应等问题，导致锂硫电池的实际性能远低于理论值。这些问题的解决需要开发新型的正极材料或对硫正极进行结构设计和改性，但目前尚未找到一种有效的解决方案，限制了锂硫电池的实际应用。

至于医疗方面，还有人工关节材料以及心脏支架材料。

人工关节需要具备良好的生物相容性、耐磨性、耐腐蚀性和力学性能。目前，常用的人工关节材料有金属材料如钛合金、钴铬钼合金等、高分子材料如超高分子量聚乙烯等和陶瓷材料等。然而，这些材料都存在一定的局限性。例如，金属材料的弹性模量与人体骨骼相差较大，容易导致应力遮挡，影响骨骼的生长和修复；高分子材料的耐磨性和耐腐蚀性相对较差，长期使用可能会产生磨损颗粒，引发炎症反应；陶瓷材料的脆性较大，在使用过程中可能会发生破裂。

心脏支架是治疗心血管疾病的重要医疗器械，其材料需要具备良好的生物相容性、可降解性和力学性能。目前，常用的心脏支架材料有金属支架和可降解支架。金属支架虽然具有较高的力学强度，但长期存在于体内可能会导致血管内膜增生、再狭窄等问题；可降解支架在体内能够逐渐降解，避免了金属支架的长期并发症，但可降解支架的降解速率和力学性能的匹配是一个难题，过快的降解速率可能会导致支架在血管尚未完全修复之前失去支撑作用，影响治疗效果。

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所以从这些方面来说，材料学对于人类整个科技文明的发展是有着至关重要的。

像可控核聚变，人类在理论上其实是已经掌握了，也验证过的，但一直受制于材料，没办法真正展开研究，更不用说进行实验，乃至于最后的大规模普及应用。