有没有一种神奇的材料满足以下要求？ 第1页

本回答包括四部分：结论，问题分析，选材要领，制备提示。合计约4000字。

一，两个结论

1. 不需要神奇材料，无数现有商品材料可大致同时满足题主所列七个条件。
2. 不可能有这种材料。

为什么很多材料可以满足要求呢？

因为题主给出的条件实在太宽泛了，不大可能是材料研究者的提问，他们不会泛泛要求性能或试图制造这种指标模糊的材料（写本子要钱除外）。可是也不像正常材料使用者的问题，因为他们应该提出更精确的性能要求，尤其会强调必须同时具备某几个性能，否则就是自己给自己找麻烦（有采买回扣除外）。除了这两类人，随便找些材料就可以应付题主要求，详见第三部分「必要的常识」。

又为什么不可能有这种材料呢？

还是因为七个条件过于宽泛，任何人假如推荐了一种材料，提问者或旁观者都可以通过对条件的自我解读或精确约束与延展而否定之（学术杠精本来就多），使回答成为无效；而宽泛要求的精确满足，需要付出大量时间核对原始数据，这完全没有必要，也在第三部分做粗略说明。

二，其他可能的用意

如果做其他方面的应用研究，需要用到某种貌似特别的材料（选材），请至少像条件（1）（3）（6）那样给出上下限，尽管那三个条件仍然很不确定；如能告知具体应用背景（使用条件）就更好了，否则资料检索工作费时费力，大概率做无效劳动。

如果做理论研究，包括材料科学基础研究，宜专注于一两个真正关键的指标突破，而将其他条件尽可能局域化或常态化。比如宇宙射线那玩意儿，是不是可以简化成太阳某些特定波长的辐射？以便选择适用材料或确定研究目标，迅速开展研究工作。

一时头脑发热，看看有没有人搭理。恭喜你成功了，有人还为此写了三千多字的回答。

无良导师神奇脑洞。非材料方向导师，也没有多少凝聚态物理基础的话，能想出这样奇葩的问题，也算天分，你把第三部分给他看就可以交差了。他如果还不死心，就给他看第四部分，然后让他和答主直接联系。

三，必要的常识

下面简单分析一下题主的七个条件，供选材或选题参考。

(1)宏观颗粒(直径1μm左右)不能穿过
(2)气体可以穿过
(3)透光性足够好，大于90%
(4)太阳辐射和宇宙射线可以穿过
(5)等离子体(主要是质子和电子)可以穿过
(6)耐极冷极热(±150℃)环境
(7)在上述环境中，该材料做成的薄片有较好的适应性，不能有太大变形，不能易碎

合在一起就是，候选材料应该是薄片状，形状大小厚度不限。可透过气体、等离子体和各种电磁辐射，并阻挡大部分液体和固体微米颗粒，有一定耐热性和机械强度。

（一）阻挡颗粒穿过

满足第一个条件的材料，几乎可以是所有形态和种类的致密材料（颗粒流冲击力不大的话，不少非牛顿流体材料亦可），以及所有平均孔径小于比如0.5微米的微孔固体材料。也就是说，你在任何地方都可以随手找到许许多多满足条件（1）的材料，甚至不需要花一分钱。

当然，如果特别限定一微米左右颗粒不能穿过，但允许更大或更小颗粒穿过，这样的薄片材料就很难搞到了。不过，如果颗粒品种确定，特别是某些下限液态颗粒，或者可以使用足够厚度的材料时，仅拦截有限尺度颗粒的材料还是有可能找到或者做出来的。

所以说，题主的第一个条件还需要进一步具体化。比如是固体颗粒还是液体珠滴？百分百阻挡还是有个定量的允许穿过的百分数？粒度上下限到底是多少？1.1~0.9微米，还是10~0.1微米，或者更宽的范围？因为还要考虑兼容下面的指标，所以不能默认使用致密材料，颗粒性状明确的话，甚至可以用孔隙接近一微米的多孔材料。

（二）气体穿过

氢气穿过和酒气穿过区别还是蛮大的，透过氩气和水汽也难易有别。几乎不存在可以阻挡一切气体的材料，尤其是薄膜材料；也就是说，如果没有更具体的限制，几乎所有材料都可能满足条件（2）。

假设穿过和透过意思差不多的话（例如有主动被动之别），可同时满足前五个条件的材料依然很多。例如，在不确定穿过气体种类、速率、通量和材料形态前提下，几乎所有固体材料和半流体材料的合适形态（例如薄膜）都可以满足条件（2），足够薄的话，可轻松满足（3）（4）（5）等条件。

但如果对使用环境（温度、压力、介质冲量、疲劳、耐蚀性等）和介质通量或速率要求略高，所有大块材料和绝大部分薄膜材料都将被淘汰。另外，兼容条件（1）的话，可能会淘汰一批薄膜材料。

（三）电磁波穿过

条件（3）（4）可以合并成可透过电磁波。然而大于90%的透光性还是指代不明，不清楚是否要求各种波长可见光均达标，太阳辐射或宇宙辐射的不确定性也没有更具体的约束。而全波段电磁波可穿过的材料（不同种类、形态、状态）不少，当材料足够薄时，很容易同时满足条件（3）和（4）。

宇宙射线可能涉及航天材料或者器件相关研究，最好别在这种地方讨论。相关常识和现状自己查查书查资料吧。

（四）等离子体穿过

等离子体穿过的条件同样漫无边际，既没有等离子体源的信息，也没有等离子体类型、能量密度、束斑和速度大小要求；既没有等离子体构成设定，也没有功率衰减控制。显然暂时没有万能的等离子体透体材料市售，但有无数可以透过某些等离子体的材料，只要给出意义明确的等离子体条件和材料的具体使用条件。

所谓具体使用条件，就是除了将原来的七个条件定量化之外，还需要给出材料的装配条件、使用条件和使用周期可能遇到的具体问题。若非出于部分材料研发者的考虑，材料使用者首先需要建立的概念是永远不存在全能材料，而超出自己认知的材料性能也很少可称之为神奇。

（五）耐热耐冷

极冷极热环境的区间似乎过于简慢了。

对动植物活体来说，长期处于150℃环境确实可算极热，但对无机材料（绝大部分金属材料和无机非金属材料）来说，这个温度连温热都算不上，比如很多金属材料温锻加工的终锻温度要高于150℃，大多数钢铁材料的中温热处理温度要比150℃高很多，耐火材料的使用温度就不要提了。即便是高分子材料，长期耐150℃的商品材料也有一大把。

如果只是短暂置于150℃干燥环境，人和动物大都可以平安无事。了解一下炉前工这个还没有完全被淘汰的职业，你可能对人的耐热性有更深印象。

-150℃的低温确实有点低，但也谈不上极冷，嫦娥姐姐的家就比这个更冷。各种制造业和研究机构常用的液氮，温度还要低一些，但从来没人觉得液氮所到之处需要什么神奇材料来招架，无数大学生玩过或者目睹过这种稀松平常的极冷玩意儿。

关于温度耐受性（热稳定性）还有一些重要前提也没有说清楚。比如要不要考虑温度突然大范围变化的影响（热震性能）或者其他理化性能随温度变化是不是不能太明显（比如电磁性能、膨胀系数、光色性能、活性惰性等等），这些都是决定材料是否可用的基本条件，很大可能比那七个条件还要重要。

（六）适应性与变形性

最后一个条件中的适应性、变形和易碎都是无比大的坑，说绝大部分材料都胜任没有问题，说没有一种材料能够完全胜任也几乎可以成立。其中关于变形难易的讨论详见下面的回答（可兼顾脆性分析），适应性的其他方面无边无涯，三五千字不足以概括万一，不在这里费口舌了。

（七）做成薄片及其他重要条件

如果需要定制甚至自制这种材料，提问中显然还缺少这种材料的最终使用形态（形状、尺寸、厚薄、连接方式与要求等）、成型或者制备工艺要求、表面质量、组织稳定性、化学稳定性和批量规模等基本信息。

对很多商业材料来说，这些条件的充分满足，在很多时候比发现新材料难多了。比如把普通陶瓷或者金属做成广普透明体就很不容易，而实验室制备的材料往往与商品材料很少是同一种东西，其差别远比基础医学与临床医学的差别还要大。

还有特别重要的服役条件，如受力受压条件、材料服役介质或者气氛条件、时效特性（各种疲劳、响应延滞或衰减等）、在线或实时监测条件以及其他使用条件与检测条件是否需要协调等等，这些都是在商业生产之前需要充分考虑的问题。

总而言之，在没有更多具体条件约束下，符合本题的可选材料实在太多。如果某些条件可以非常具体精细，则很多材料可以及早排除，锁定目标就很容易了。否则这个问题只能算是开脑洞，没有多少材料生或者教师工程师肯花时间想到这么多可能性的，也完全没有这个必要。

（八）常识背景下的选材思路

有了以上认识，可以利用现有材料数据库进行逐项筛选。然后从同时满足七个条件的备选材料中，去掉那些不符合其他现场使用条件的选项。

期间，那七个条件肯定需要进一步具体化，还需要随时剔除任何仅仅出现在论文中的材料，不论其公布的性能有多么神奇，影响因子多么大或作者多么牛。

四，操作性问题（建议）

最后提一下是不是有必要自制这种材料，仍然是答主自说自话。

知乎显然不是实验性研究细节交流的适宜场所，公开问答尤其如此。所以这里提问提倡开放性，回答问题当然也应该相应的富有启发性和扩展性，包括打比方、举例子、讲道理和说故事，而不是非此即彼舍我其谁，抄书抄公式抄论文的专业回答更是等而下之。至于具体问题，或许可以私下交流，前提是双方有足够的诚意。

诚意表达非常简单，就是最大程度地减小问答的开放性。

但简单的背后是对表达内容的每一个字符有较系统深刻的专业理解，尽可能避免使用一知半解的泛泛而论、抽象名词和纯科学概念。比如前面回答的第三部分中七个小标题的涵义，如果涉及材料制备工艺，还需要有更多的具体化阐释。而题主给出的七个条件则充满无数不确定性，这对不论选材还是造材来说，都是一堆浆糊。

因此，就提问者目前的问题表达看，暂时不建议翻阅更专业的文献，抽时间先好好看看有关材料科学基础、材料工程基础和材料性能相关的经典教材，至少需要把本回答第三部分的内容真正看明白。

坦率讲，如果这个材料本身并非目标研究内容，十九可以轻松买到或者外协定制。如果这个材料就是研究目标，建议半年后再考虑如何制备。

当然，脑洞可以有，自己开着玩也挺好。