这种航天用的氢氧燃料电池主要由燃料电极（阳极）、氧化剂电极（阴极）、电 解质等组成。燃料是氢气，氧气是氧化剂。两个电极之间是浸透氢氧化钾溶液的石棉 隔膜，隔膜靠阳极的一侧有一层含有金属铂的催化剂。电子从阳极上的氢中逸出流向 氧；阴极上的氧得到电子后生成氢氧根，并使阴极带正电。然后，氢氧根通过电解质 扩散到阳极，在催化剂的作用下与氢结合生成水，并且放出电子，使阳极带负电。当 在两个电极之间接上负载时，电子从负极流向正极，从而产生电流。这样，只要对电 池系统维持一定的温度、一定的电解质浓度、不断地供给燃料和氧化剂，并且不让反 应产物--水在电池内部潴留，那么就可从电池中源源不断地输出电能。同时，从电池 中排出来的水经过净化以后就可供宇航员饮用。
63.小偷偷出来的夹丝玻璃
在欧洲有一位玻璃厂厂长，为了宣传自己的玻璃制品，在为自己建造别墅时，嘱 咐属下尽可能多地使用玻璃门和玻璃窗，这样建造的别墅光线的确不错，但同时也给 了小偷可乘之机，
有一天，一个小偷乘玻璃厂厂长家没人时，用金刚刀划破了别墅的玻璃门，大摇 大摆地进入各个房间，把贵重的东西都带走了。
偷窃事件发生后，玻璃厂厂长十分恼火，他给技术人员布置了任务，限定他们在 最短的时间内研制出一种能阻止小偷进入的玻璃。
玻璃厂的技术人员们接受任务后，提出了种种方案，最后从钢筋混凝土那儿得到 启发，他们在玻璃内部夹了金属丝网，由于夹在玻璃中的不锈钢丝很细很细，所以不 会影响玻璃的采光效果。试验表明，由于夹丝玻璃中的金属网对玻璃起了加强作用， 因此有效地克服了玻璃的脆性。即使受到很大的冲击力或振动使它破碎，玻璃碎片仍 藕断丝连地粘在一起，不会飞出伤人。由于夹丝玻璃性能可靠、安全，后来一些国家 特别规定，在高层建筑中必须使用夹丝玻璃。
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玻璃的主要成分是硅酸钠，它是将砂子、纯碱和石灰石等原料按一定比例混合后 ,在1550℃的熔窑中熔炼，再经过高温熔化，发生一系列的物理和化学变化后，再冷 却凝固而制成的。由于在生产过程中冷却速度较快，它的分子还来不及整齐排列为结 晶格子就凝固了，因此玻璃是一种非晶态物质。
64.碳原子排列的奥秘
石墨和金刚石都是碳家庭的成员，它们的硬度为什么会相差如此悬殊呢？
原来石墨分子中的碳原子是层层排列的，每层原子之间的结合力很小，就像一副 叠起来的扑克牌一样，很容易滑动。而金刚石内部的碳原子却是交错整齐地排列成立 体结构，每个碳原子都紧密地与其他4个碳原子直接连接，构成了一个牢固的结晶体 ,因而显得特别坚硬。
天然金刚石的产量很少，一般都是隐居在地球深处，只有在非常高的温度和巨大 的压力下，地下熔层中的碳才有可能经过天然结晶的过程形成贵重的金刚石。既然金 刚石和石墨都是由碳原子组成的，那么我们能不能用人工的方法来使廉价的石墨转变 成金刚石呢？
科学家们进行了无数次的试验，但均告失败，这是因为当时人们只知道金刚石的 制造必须采取高温高压技术，缺乏理论依据和实验数据，不知道该有多高的温度和压 力才能生成金刚石，另外当时也没有可以控制的高温高压技术装置，所以难以实现人 造金刚石之梦。
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直到1955年，美国通用电气公司的科学家们从大自然中天然金刚石的成因中得到 启示，它们以镍为催化剂，在6吉帕下，把石墨隔绝空气加热至2700℃，终于制造出 了第一批人造金刚石。现在，人们已经能够大量地生产人造金刚石，并将其应用于工 业生产和科学技术上了。
65.特殊的名字
广大青少年朋友对”金属“和”玻璃“这两种东西肯定都不陌生，可对于”玻璃 金属“,知道的人可能就不太多了，这是一种什么东西呢？
金属和非金属之间的一个很重要的区别就是内部原子排列的有序还是无序。如果 我们将一块金属加热到熔融状态，这时若让它慢慢地冷却下来凝成固体，那它内部的 原子又将恢复到原来有规则的排列状态，成为金属晶体。炼钢工人在冶炼钢铁时，将 钢水浇注入锭模后，散热不快，每秒钟只下降几度，金属原子有足够的时间重新作有 规则的排列，因此钢锭内部的结构仍是晶体状态。可如果降温速度极快，以至于金属 原子没有足够的时间作有规则的排列时，情况又会怎样呢？
1960年，美国科学家皮·杜维茨首先发现，当某些贵金属合金以每秒钟100度的 冷却速度聚冷时，液态金属中的原子就来不及恢复到有规则的排列状态，金属虽然也 被凝成了固体，但熔融态时的那种内部原子的紊乱状态也被”冻结“住了。这样，金 属就成为非晶态固定结构。由于这种金属在化学成分上是金属或合金，而在原子结构 上则呈现典型的玻璃态，因此人们称这种金属为玻璃金属。
②化学（补少儿科技）
66.神通广大的泡沫金屋
你一定听说过泡沫塑料，日常生活中常见的拖鞋、包装填料，都是用泡沫塑料制 成的。可近年来，随着科学技术的发展，却有一种泡沫金属登上了一向以坚硬、致密 著称的金属材料的舞台。
人们利用泡沫金属，制成耐高温的材料。大家知道，人体出汗时，汗水蒸发会带 走一部分热量。科学家们受此生理现象启发，研制出了会”出汗“的耐高温泡沫金属 .比如，他们从众多的金属中，挑选了号称”高熔点金属之王“的钨作为泡沫金属的 骨架，往钨骨架的孔洞中注满了较易熔化的铜或银。用这种泡沫金属制成火箭的喷嘴 ,随着温度的不断上升，小孔内的铜或银就会逐渐熔化成液体，迅速沸腾、蒸发、并 在”出汗“的过程中带走大量热量，从而降低喷嘴的温度，保证火箭的正常运行。
泡沫金属虽然不能像泡沫塑料那样吸水，但是吸收声音的本领很强，利用这一特 性，可以在空气压缩机上用它吸音、消音，对时大时小的脉动气流起缓冲调节作用。
孔隙较多的泡沫金属，表面积要比同体积的致密金属大几百甚至上千倍，流体通 过发泡金属时，必然有更多的机会与孔隙骨架接触，这一特点使它成了制作催化剂载 体的理态材料。
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泡沫金属性能优越，它既有连续相金属的特点，如强度、韧性、刚性、耐热性和 可加工性，同时又具有分散相气泡的特有性质，如重量轻、抗震性好、吸音、隔热等 优异性能。因此，泡沫金属一问世，就成了现代工业的宠儿。
泡沫金属最诱人的特性还是它的”身轻如燕“的特性。就拿泡沫铝来说吧，纯铝 的密度是2.7克/厘米3,而泡沫铝仅为0.2~0.6克/厘米3,甚至能像木材那样漂浮在水面 上。如果用泡沫铝制成设备，如空间站的航天器，总重量可大大减轻，因此是理想的 未来航天材料。
67.与人体健康息息相关的”锗“
锗除了具有优良的半导体性能外，也与人体健康息息相关。
首先，锗对人体有延年益寿的作用。通常，人体在摄入食物后，首先将食物分解 成碳和氢离子，再氧化生成二氧化碳和水。在这个过程中，氢离子是无用的残渣，它 会形成氢氧基，消耗细胞中的氧气，造成人体细胞缺氧，从而使人易得高血压等疾病 .同时，氢离子还会在体内形成使人衰老的游离基，危害人体健康。而锗在人体内有 很强的脱氢能力，可及时地把氢离子带出体外，帮助人体消灭氢离子和游离基，从而 保证人体健康。据药物学家分析，人参能延年益寿，其中一个很重要的原因就是人参 中含有大量的锗。
另外，锗还具有抗癌功能。据报导，如给小鼠吃锗化合物，12小时内抽血化验， 小鼠血液中的抗癌剂含量即大为增加，可见锗有诱发身体产生抗癌剂的功能。同时， 锗还能降低人体血液粘度，当癌症病人吃下含锗的化合物后，血液流动会加速，这样 使癌细胞易被抗癌剂杀灭。如果将抗癌剂与锗化合物同时给病人服用，可大大提高抗 癌药的功用。近年来，人们发现大蒜可以抗癌，就是其中含有大量锗的缘故。
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最近，科学家们又发现锗还可治疗家禽的多种疾病和促进家禽家畜的生长。据日 本科学家试验，用含5×10-6（质量分数）量的锗化合物喂猪、羊等家禽，它们的生 长率会大大地提高，用含10×10-6（质量分数）量的锗化合物喂鸡、鸭，产蛋期可提 前10天，产蛋率可增加近0.5%.国外有的畜牧场已经用锗化合物来防止多种疾病和增 强家畜的抵抗力。
68.第一种人造元素锝
1937年，美国加利福尼亚州立大学的意大利化学教授塞格瑞和佩里厄利用氘核轰 击钼制得43号元素，这是人类历史上第一个人工制得的新元素，因此这两位化学家将 它命名为”锝“--人造的意思。锝，成了第一个人造元素！
有趣的是他们当时总共才制得了一百亿分之一克锝，通过对这点少得可怜的物质 的分析，人们发现锝是一种银光闪闪的放射性金属，它十分耐热，熔点高达2200℃。 在零下265℃时，锝的电阻会全部消失，成为一种没有电阻的金属。另外，金属锝的 半衰期很短，还不到90天，怪不得科学家们在地球上找来找去，就是找不到它的踪迹 .
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不过锝并未真正从地球上消失，1949年，美籍华人女物理学家吴健雄与她的同事 在铀裂变物中发现了锝，经进一步研究，她们发现大自然中也有极微量的锝存在--它 们是在铀矿的自然裂变过程中产生的。据测定，1克铀全部裂变，大约可得到26毫克 锝。另外，有人还对别的星球上射来的光线进行了光谱分析，结果发现其他星球上也 存在着锝。
69.稀土并不稀少
说起”稀土“这个名字，还是18世纪沿用下来的。当时的人们习惯于把那些不溶 于水的固体氧化物叫做”土“,而稀土金属的氧化物恰巧都不溶于水，而且它们也都 没有金属光泽，模样又与泥土十分相似，再加上它们在自然界十分分散，几乎没有独 立的矿藏，要想将它们提取出来非常困难，给人以一种稀少的感觉，于是人们就把它 们叫做稀土金属了。
事实上稀土元素在自然界的储量并不稀少。到目前为止，已发现的稀土矿有250 种，它们在自然界中的总量，比常见的铅、锌还要多。只不过它们在地壳中的分布比 较分散，在矿物中又总是共生在一起，因此分离起来十分困难。科学家们从1794年发 现第一个稀土金属元素钇，到1947年在铀裂变的矿物中找到最后一个稀土元素钷，前 前后后共花费了153年时间，才将稀土金属家族中的17个成员一一辨别清楚。
70.没有钢筋水泥的大厦
我们通常把元素周期表叫作元素大厦，那么这座大厦共有七层，也就是七个周期 .各个元素按它们的原子序数从小到大排列着，性质相似的元素，就居住在楼上楼下 ,也就是同一族。按这种排列方法，从1号元素到105号元素，几乎都能在这幢大厦中 找到适合于自己的固定位置，可在人们排列第57号元素镧到第71号元素镥时，却出现 了问题。原来这15种元素的化学性质十分相似，按分房原则应将它们统统安排在57号 住房中。可是这一间房子，住上15个人的话，实在太拥挤了。于是，为了解决这一问 题，人们便在周期表大厦旁边，加盖了两排平房，将这15种元素分别放到了第一排平 房的15个小格子里，并为它们起了个名字”镧系“.另外，在第57号元素镧的楼上， 还居住着镧系元素的两位亲戚--39号元素钇和21号元素钪，它们与镧处于同一族，性 质也与镧系金属十分接近，因此人们便把镧系的15位成员以及钇与钪共17种元素统称 为稀土金属元素。不过，在这17位稀土成员中，钪有些特别，它的性质与其他元素间 差别相对较大，因此也有人不将它放在稀土元素之列。
71.”削铁如泥“并不神奇
硬质合金最独特的性质就是硬度大，比如以钴为粘结剂的碳化钨基合金，其最低 硬度也大约等于工具钢目前已达到的最高硬度值。而且在切削过程中会产生高温，这 就要求做切削工具的材料在高温下也要有一定的硬度，可通常的碳素钢，在200℃时 ,硬度就大大下降了，即使高速工具钢做成的刀具也只能在600℃~700℃下正常切削 ,而硬质合金做的刀具，温度达到1000℃也没问题。
当然，硬质合金的性能与碳化物含量和粘结剂种类有很大的关系。目前广泛使用 的硬质合金主要有两类，一类是以钴为粘结剂的碳化钨基硬质合金，其中碳化物的含 量约为55%~91%;另一类是以工具钢或其他合金钢为粘结剂的碳化钛基合金。碳化钨基 的硬质合金韧性、耐热冲击性能较好，而碳化钛基的硬质合金则高速切削、耐磨性、 化学稳定性较好。
近年来，在冶金学家们的努力下，还有许多适应不同切削对象的硬质合金，如铸 造硬质合金、涂层硬质合金等相继涌现，相信不久的将来，”削铁如泥“将不再神奇 .
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几年前日本又研制成了一种新型的高性能硬质合金--氮化钛合金。这种新型的硬 质合金同时具有了前两种合金的优点：一方面，它在高速切割产生的高温下有着与碳 化钨基合金相同的传热能力，因此用它制成的刀具散热快，这对提高切削的速度非常 有利。另一方面，氮化钛基的合金刀具在切削金属时，不易变型。因此，它的切削性 能比上述两类碳化物合金都好。
72.能减振的合金
自古以来，人们在生产实践中发明了许多控制振动和噪音的办法，如增加重量， 提高构件刚度，安装减振装置，采用多孔吸声材料等。但这些传统方法在现代工业中 应用，存在着很大的局限性，因为它们仅仅从设计上考虑，而忽视了制造机器设备的 主要材料--金属的减振消音。20世纪50年代初，欧美的科学家们开始了减振金属材料 的探索，并开发出了锰铜系减振合金。
那么，减振合金为何具有优异的减振性能呢？这是因为它的结晶构造进行了重新 排列，能够依靠容易移动的晶体界面把外力冲击时产生的振动能转化为热能消耗掉， 从而有效地吸收噪声。
减振合金就像金属中的”哑巴“,用铁锤敲击时，并不发出青铜、钢材那样洪亮 的金属声，而是如同敲打橡胶那样沉闷，即使把它使劲摔到水泥地上，也只发出微弱 的哑声，然而它却又能像钢材那样承受较高温度和强度。
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锰铜系合金是强度高，减振性能好，便于冷热加工的一类性能优异，使用广泛的 减振材料。它的发明还颇有戏剧性。
1960年的一天，美国的一位工程师正在研究钻头的合金材料，当他将一块含锰 80%的合金扔进工具箱时，并未听到金属的撞击声，他感到十分奇怪，并受此启发， 研制出了锰铜系减振合金。
73.元素周期表中坐第一把交椅
