这些新材料看似违背你能理解的自然规律，实际上却完全符合理论推导！

原文始发于微信公众号（老郭的封面）：这些新材料看似违背你能理解的自然规律，实际上却完全符合理论推导！

民科们在驳倒“相对论”和“量子力学”时，所用的一贯论证方法是“按常理推导不出来，那么它就是错的”。

进入21世纪以来，却真的有一类材料，完全是由理论推导而设计出来的新材料。如果民科看过这些新材料，不知道会不会将研制出这些材料的科学家都打成“骗子”呢？

早在1968年，前苏联理论物理学家菲斯拉格(Veselago)提出了，通过对物质在多种物理结构上的设计来突破某些表观自然规律的限制，从而获得超常的材料。菲斯拉格在理论上预测了一些“反常”现象，但是由于没有实验验证，加之当时处于功能材料发展初期，人们对菲斯拉格的发现并未予以足够重视。

超材料结构模型

• 2001年，美国加州大学在实验室制造出世界上第一个负折射率超材料样本，并实验证明了负折射现象与负折射率。

• 2002年，麻省理工学院从理论上证明了“左手材料”存在的合理性，预言了这种人工材料在高指向天线、微波波束聚焦、电磁波隐身等方面的应用前景；

• 2006杜克大学制造了能在光波下隐形的“隐身外衣”；

• 2009年出现了宽频段的隐身衣；2010年发现电磁黑洞。

隐形外衣

上述报道表明，本世纪“超材料”理论和实践上的突破，使得“超材料”研究迎来了春天。超材料的设计思想让人们可以在不违背基本的物理学规律的前提下，人工获得与自然界中的物质具有完全不同的超常物理性质的“新材料”。

目前典型的的“超材料”有：“左手材料”、“光子晶体”、“超磁性材料” 、“金属水”。这些材料可以广泛应用于日常生活和军事航天等领域。

以下是六类我们可能听说过的“超材料”：

1、自我修复材料——仿生塑料

伊利诺伊大学的Scott White研发出了一种具备自我修复能力的仿生塑料。这种聚合物内嵌有一种由液体构成的“血管系统”，当出现破损时，液体就可像血液一样渗出并结块。相比其他那些只能修复微小裂痕的材料，这种仿生塑料可以修复最大4毫米宽的裂缝 。

仿生塑料

2、热电材料

一家名为Alphabet Energy的公司开发出了一种热电发电机，它可被直接插入普通发电机的排气管，从而把废热转换成可用的电力。这种发电机使用了一种相对便宜和天然的热电材料，名为黝铜矿，据称可达到5-10%的能效。热电材料目前已经开始了小规模的应用——比如在太空飞船上——但方钴矿具备廉价和能效高的特点，可以用来包裹汽车、冰箱或任何机器的排气管 。

热量清道夫

3、钙钛矿

除晶体硅外，钙钛矿也可可用来制作太阳能电池的替代材料 。在2009年，使用钙钛矿制作的太阳能电池具备着3.8%的太阳能转化率。到了2014年，这一数字已经提升到了19.3%。相比传统晶体硅电池超过20%的能效。科学家认为，这种材料的性能依然有提升的可能 。相比晶体硅，这些原材料要便宜得多，且能被喷涂在玻璃上，无需在清洁的房间当中精心组装。

天然的钙钛矿

4、气凝胶

气凝胶可由任意数量的物质所制成，包括二氧化硅、金属氧化物和石墨烯。由于空气占了绝大部分比重，气凝胶还是一种绝佳的绝缘体。它的结构也赋予其超高的强韧性 。NASA的科学家已经在实验一种由聚合物所制成的柔性气凝胶，作为太空飞船在穿过大气层时的绝缘材料 。

气凝胶绝缘测试

5、Stanene——导电率100%的材料

和石墨烯一样，Stanene也是一种由单原子层所制作的材料。但由于使用了锡原子而非碳原子，这使其具备了石墨烯所无法实现的特性：100%的导电率 。

Stanene在2013年由斯坦福大学张首晟教授首次进行了理论化。预测Stanene这类材料的电子属性是张教授的实验室所擅长的领域之一，根据他们的模型，Stanene是一种拓扑绝缘体，也就是说，它的边缘是导体，而内部是绝缘体。这样一来，Stanene就能在室温下以零阻力导电。

被称为石墨烯表亲的单层原子同结构的Stanene

6、光操纵材料

光操纵超材料的纳米结构能够以特定的方式对光线进行散射，它或许真的可以让物体隐形。根据制作方式和材料的不同，超材料还能散射微波、无线电波、和不太为人所知的T射线。实际上，任何一种电磁频谱都能被超材料所控制 。

折射率为负的“超材料”

有人说，这些超材料有能力改变世界，你认为呢？