研製材料的新方法
在我們這個豐富多彩、千姿百態的物質世界中，琳琅滿目的材料何止萬千！除了少數材料，如石頭、木材等，是大自然饋贈的天然材料外，絕大部分是經過人們加工或由人們合成出來的人工材料。這些材料是怎樣研製出來的？目前研製材料有什幺新方法？
永不滿足於大自然的饋贈
人類從距今二三百萬年開始，先後經曆了石器時代、銅器時代和鐵器時代。在現代生產中，已由鋼鐵等金屬材料為主的局麵，逐步向著金屬材料和非金屬材料並駕齊驅的局麵過渡，出現了越來越多的人工合成材料，形成了一個規模宏大的、相互滲透的材料體係。材料和能源、信息共同組成了現代科學技術的三大支柱。
然而，截止於1983年聯邦德國科學家發現第109號化學元素，地球上已經發現的化學元素總共才109種。憑借著化合、混合、溶解、複合等一切可以使元素之間相互作用的方法，對分子結構進行各種排列組合，形成了各種各樣的材料。到1976年底，全世界已經注冊的正式材料達到了25萬種，並估計每年以5％的速度遞增。如果這種估計符合實際情況的話，那幺可推算出目前全世界材料的種數已經超過了60萬。
人類的物質文明發展史告訴我們：人們永不滿足於大自然的饋贈，總是在饋贈之外，用自己的聰明才智和勤勞的雙手，不斷地研製、創造著各種新材料，共同來營造我們賴以生存的物質世界。然而，由於各個時期的曆史局限，特別是受到科學發展水平的限製，人們早先隻能憑借著長期積累的經驗和直觀的感性認識，主要依靠大量的實驗來摸索、篩選和研製新材料，走著一條坎坷不平的、漫長曲折的道路。讓我們用愛迪生發明電燈的故事來說明這一點吧！
“低能兒”的發明
大家知道，愛迪生（1847～1931年）是一位世界著名的大發明家，他一生完成了2000多項發明，1910年他正式登記的發明項目就有1328項。其中白熾燈是他在1879年獲得的一項專利發明。
愛迪生出生在美國俄亥俄州的窮苦農民家庭。他在學校讀過三個月的書，後來被老師、同學欺淩，嘲笑他是“低能兒”，被迫退學。少年愛迪生隻好一邊做工，一邊在母親的教導下讀書。他非常勤奮好學，11歲就讀完了《大英百科全書》，12歲在火車上賣報，同時堅持自學並親手做實驗。15歲那年，他在火車上做黃磷實驗時，不慎著火，結果挨了列車長一記重重的耳光，右耳被打聾。愛迪生不得不離開火車，但他創造發明的雄心壯誌並不減弱，繼續在艱苦的生活環境中煎熬，實驗、失敗、再實驗、再失敗，甚至在實驗中受傷，也在所不惜。
晚上，愛迪生在昏暗的油燈下看書，做實驗。有一次，當他看到兩根通電流的電線偶爾碰在一起，發出了耀眼的火花，給黑暗帶來了一線光明，他就琢磨著如何利用電流發光，萌發了創造電燈的念頭。他仔細觀察了產生火花的兩根電線，發現接觸處被電流通過時的高溫熔化了。他認識到製造電燈的關鍵是必須尋找經久耐用的燈絲。怎幺尋找呢？他隻能從現有的材料中一個一個地試驗。他先後找了棉花、稻草、魚骨等，把它們在高溫下隔絕空氣碳化，製成碳化纖維，又找了一種稱為賽璐珞的高分子化物，還找了1000多種毛竹進行試驗，總共試驗了6000多種燈絲材料，最後終於確定日本產的毛竹比較符合要求，因為它的纖維緊密，碳化後電阻值高，能經受較高的電壓，製成的燈泡較亮，使用壽命也比其它材料的燈絲來得長。愛迪生不惜重金，向遠隔重洋的日本農民購買毛竹，生產了世界上第一批白熾燈。
“配方式”或“炒菜式”
愛迪生的這一發明經曆，自然說明他孜孜不倦、百折不撓的研究精神。我們在欽佩之餘也不免為他惋惜。愛迪生為尋求燈絲材料付出了多大的犧牲和代價，花費了多少寶貴的時間啊！無怪乎有人說，要是愛迪生在這方麵少費些時間和精力，他的一生中一定會有更多的創造發明。但話又說回來，在當時的科學水平下，人們對各種材料的內部結構和性能還不甚了了，不采用這種逐個篩選的試驗方法，還能采用什幺方法呢？愛迪生從6000多種材料中確定日本毛竹為燈絲材料，這在當時稱得上是傑出的成就，但它同樣帶有曆史的局限性。愛迪生終究隻試驗了6000多種材料，他沒有試驗到8000種、10000種，甚至更多些，他仍然沒有找到理想的燈絲材料——鎢。
上述研究方法，就是先憑經驗選擇某種材料，做成試樣，加以使用；若使用不滿意，再調換材料，重做試驗，直到挑選到合適的材料為止。其實，在我國明代名醫李時珍編著《本草綱目》時，就運用了這種方法。我國古代還有“神農氏嚐百草”的傳說，就是由神農來親口嚐一嚐草藥的味道，以確定哪些草藥可以治病，哪些草藥不能治病。就好比家中炒菜，要做出美味佳肴，選用何種主料、何種副料，以及油、鹽、醬、醋等，大多是靠經驗搭配，經不起人們“打破沙鍋問到底”。所以這種比較古老、原始的研製材料的方法，又稱為“配方式”或“炒菜式”的經驗方法。但是，隨著科技和生產的發展，人們已無法安於這種現狀，他們從低效率的經驗方法中醒悟過來，開始從宏觀轉向微觀，向著物質微觀世界的深度和廣度進軍，以尋求材料特性的客觀內在規律，總結出一套嶄新的研製材料的方法。