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★畅销全球的科普经典之作，引人入胜的大师级范本，斩获多项大奖：文津图书奖科普类推荐图书、全民阅读大众喜爱的50种图书、英国皇家学会科学图书奖、《金融时报》2018年年度图书奖、美国亚马逊年度选书、《物理世界》推荐ZUI佳科普书。比尔盖茨撰文推荐。著名物理学家、科普作家李淼，科学松鼠创始人姬十三推荐！知乎大V、B站up主、重磅媒体、国家图书馆等相继推荐。《星期日泰晤士报》《卫报》推荐！
★ZUI会讲故事的科学家、英国百大影响力科学家、伦敦大学学院材料科学教授、畅销科普书作家马克米奥多尼克，再次用有趣的故事和英式幽默展示液体和材料的魅力，比小说还精彩、迷人。
★叫好又叫座的科普经典全面升级彩图版。新版特加入70余幅高清彩色图片，并保留作者手绘科学原理图，全面升级阅读体验，知识与图片完美搭配、互相融合，弥补读者缺憾，让科学知识更形象生动。
★零门槛材料学科普经典，带你从液体的角度看世界。33种流经我们生命的液体，有着你不知道的多面性和科学故事。如何泡出一杯完美的茶？唾液为什么令人感到恶心？空调是怎么利用液体来制冷的？水为什么会在植物体内向上移动，却又从山上向下流？这本书向你展示了液体是
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| 內容簡介： |
《迷人的液体（彩图版）》
这是一本介绍液体及其特性的材料学科普书。作者马克米奥多尼克用专业的材料学知识为我们解读了日常生活里各种各样的液体。在一次飞机旅行中，他看到了从水、胶水到咖啡、葡萄酒、液晶显示屏和洗手液等各种物质的碰撞。从革命性的钢笔和航空煤油，到自我修复道路和计算机的前沿研究，米奥多尼克运用他幽默风趣的科学叙事，揭示了为什么液体能在树里向上流，为什么油是有黏性的，为什么海浪能翻涌那么远，以及如何泡出一杯完美的茶，等等。
《迷人的材料（彩图升级版）》
为什么玻璃是透明的？是什么让橡皮筋有弹性？为什么曲别针会弯曲？为什么不锈钢不生锈？世界上ZUI薄却ZUI坚硬的东西是什么？材料如何塑造了我们的世界又对我们的生活产生了怎样的影响？世界材料学大师带你用材料科学家的眼睛，以全新的方式看待你身边的每一样东西。本书以渊博的知识和极富感染力的文字写就。它不仅揭露了各种物质背后的神奇结构，还告诉我们隐藏在其背后的精采故事。每一章介绍一种材料，辅以照片和手绘图，极富可读性和趣味性。
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| 關於作者： |
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马克米奥多尼克，伦敦大学学院材料科学教授，英国皇家工程学会会士，英国百大影响力科学家。他乐于为大众讲解材料科学知识，曾担多部纪录片主持人，包括英国广播公司（BBC）第二台制作的《发明的天才》。他还是伦敦大学学院制成研究中心主任。
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| 目錄：
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《迷人的液体（彩图版）》
1. 易燃易爆的航空煤油、橄榄油、柴油、硝化甘油
2. 令人迷醉的葡萄酒、香水
3. 无坚不摧的波浪、液态核燃料
4. 黏结万物的树胶、动物明胶、橡胶、强力胶
5. 如梦如幻的液晶
6. 人体分泌的唾液、汗液、眼泪
7. 提神醒脑的茶、咖啡
8. 清洁杀菌的肥皂、洗衣液、洗发水、洗手液
9. 对抗高温的氟氯烃、全氟化合物 、丁烷
10. 永不褪色的墨水、油墨
11. 呼云唤雨的积雨云、雾
12. 缓慢流动的地幔、冰川、熔岩
13. 可持续性的焦油
《迷人的材料（彩图升级版）》
序章 走进神奇的材料世界
一刀引发的机缘
材料构筑了我们的世界
文明时代就是材料时代
看不见的微观世界影响大
01 不屈不挠的钢
晚熟的科技
没有金属铜，就没有金字塔
钢是谜样物质
钢铁是珍贵的军事力量
武士刀完成不可能的任务
贝塞麦法掀起工业革命
不再夜夜磨刀
误打误撞不锈钢
02 值得信赖的纸
化身为笔记纸
保存记录
印成相纸
印制成书
变身为包装纸
以收据或发票呈现
灵感来源的信封
不可或缺的卫生纸
充满高贵气质的纸袋
光鲜亮丽的封面纸
化身带我去远方的车票
钞票是另类的纸
是纸又不是纸的电子纸
实实在在的报纸
传达蜜意的情书
03 作为基础的混凝土
混凝土要多久才会干
加水多少是关键
园艺家发明钢筋混凝土
施工迅速且便宜的建材
必得隐形，不能示人
04 美味的巧克力
只熔你口的技巧
嗅觉与味觉的绝佳享受
可可豆不可生吃
繁复的化学过程
分离后再加起来
最美好的滋味
绝妙的感官刺激
有潜力的健康食品
05 不可思议的发泡材料
难忘的惊鸿一瞥
跟果冻一样的东西
握在手中的蓝天
飞向太空的材质
捕捉太空物质
随星尘号远航
06 充满创造力的塑料
塑料没有罪
用塑料取代象牙
化学的车库革命
塑料有助于人体防腐
塑料专利之争
珠宝的替代品
假牙也有塑料革命
视觉文化史的转折点
电影推手
07 透明的玻璃
高温闪电造玻璃
罗马人的科学智慧
中国人独缺的发明
玻璃透光的奥秘
玻璃推动科学进步
玻璃揭开啤酒的面纱
粉身碎骨保安全
透过玻璃看见世界
08 坚不可摧的石墨
钻石是最昂贵的碳结构
潇洒的钻石大盗
钻石变石墨
煤炭化为黑玉
合成多种碳结构
更轻更强的碳纤维
神奇材料石墨烯
09 精致的瓷器
真正的永续环保材料
中国人发明精致瓷器
中国引领风骚五百年
繁复的制造过程
与文化相结合
10 长生不死的植入物
变得更强的方法
解决牙疼烦恼
用钛固定韧带
关节置换不麻烦
人体组织可再造
无法克服老化
后记 材料科学之美
万物都由原子构成
结构尺度影响大
肉眼可见的尺度
生命与无生命的分野
材料拥有意义
致谢
图片来源
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| 內容試閱：
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《迷人的液体（彩图版）》
序言
我曾在机场安检处有过一次遭遇，花生酱、蜂蜜、香蒜酱、牙膏，一股脑都被没收了，最让我心疼的是，还有一瓶单一麦芽威士忌。在当时的处境下，我无可奈何，只能说着我要见你们领导或是花生酱不算液体之类的话，尽管我心里明白，它就是液体。花生酱可以流动，呈现出外包装的形状，这是液体的特性，所以花生酱是一种液体。然而，这件事还是让我愤愤不平。因为即便是在充斥着智能技术的机场安检处，工作人员也依旧不能区分液体面包酱和液体炸药。
从2006年起，机场不允许乘客携带超过100毫升的液体通过安检，但我们的检测技术在那之后并没有取得明显进步。X射线检测仪可以透视你的行李箱，因此被用于提醒安检人员注意那些形状可疑的物体，比如，从吹风机中识别手枪，或是从钢笔中发现刀具。可是液体没有固定的形状，检测仪只能辨识各类液体包装物的形状。机场扫描技术可以检测出液体的黏度以及一系列试剂的化学元素，但也遇到了一些麻烦。比如，易爆品硝化甘油的分子构成和花生酱的很相似，它们都含有碳、氢、氮、氧等元素，尽管前者是一种液体炸药，后者只是一种美食。毒素、毒药、漂白剂和病原体的种类多得吓人，要想从更多无辜的液体中迅速而又准确地分辨出它们来，简直比登天还难。不仅如此，我还从很多安检员（包括他们的领导）那里听来了一个观点：不管是我的花生酱，还是那些我似乎常会忘记从行李箱中取出来的液体物品，从某种意义上说都是隐患。他们总是说服我去相信这个很勉强的说法。
对于性能稳定的固态物体来说，液态就是它的第二自我。固体材料是我们人类忠实的伙伴，衣物、鞋子、手机、汽车以及机场都拥有着固定的形态。可液体不过是流体罢了，它们可以呈现出任何形状，除非被装在容器中。当它们没有被盛放的时候，总是四处漫开、渗透、侵蚀、滴落，摆脱我们的控制。当你将一块固体物放好后，它就待在那里不动了，除非有人强行把它搬走。一般情况下，它可以胜任很多有价值的工作，比如，支撑一座大楼，或者为一整个社区提供电力。然而，液体可谓是无法无天，破坏物品时得心应手。举个例子吧，在浴室，水流总是容易漏入缝隙，蓄积在地板下面干坏事，腐蚀并破坏木质的地板托梁，要想阻止这一切，就要打一场持久战了。在光滑的瓷砖地面上，积水成了让人滑倒的绝佳隐患，无数人因此受伤。当水在浴室的角落蓄积时，又成了藏污纳垢之所，黑漆漆、黏乎乎的真菌和细菌生长出来，随时都有可能侵入我们身体并致病。然而，撇开所有这些威胁不提，我们还是很钟爱这玩意儿的。我们喜欢在水中泡澡，或是在水下冲凉，让全身都湿透。更何况，一间浴室里如果没有各式各样瓶装的沐浴露、洗发露、护发素、洗面奶以及管装的牙膏，它又怎么称得上是完整的呢？因为这些神奇的液体，我们感到快乐，却又对它们充满担忧：它们对我们有害吗？它们是否致癌？它们会破坏环境吗？因为液体，欢欣与猜忌交织在了一起。它们天生就是两面派，既不是气体也不是固体，而是居于两者之间，是一类令人难以捉摸的神秘物质。
水银，数千年来人类为之欣喜不已，却也深受它的毒害。当我还是个孩子的时候，经常把玩液态的水银，围着桌面轻轻弹打水银球，着迷于它的与众不同，直到我知道了它有毒。不过，在很多古老的文明中，人们都认为水银可以益寿延年、愈合骨折，维持身体的健康状态。如今，我们已不清楚为何它会被赋予这些特性，也许是源于它的特殊性：唯一一种在室温条件下保持液态的纯金属。中国的第一位皇帝秦始皇，为了长生不老而服用含有汞元素的丹药，可他在49岁就驾崩了，或许是因为中毒。古希腊人将水银制成软膏来使用，而炼金术士们相信，水银与硫黄的组合是形成所有金属的基础，当水银和硫黄之间的配比达到完美平衡时，便可以得到黄金。迷信由此产生了，人们以为，不同的金属只要以恰当的配比混合就能制出黄金。尽管我们现在知道，这完全是天方夜谭，但是黄金可以在水银中溶解是千真万确的。如果在这种液体吸收了黄金后再将其加热，它便会挥发，留下固态的金块。对于很多古代人来说，这个过程就像变魔术。
水银并不是唯一一种能吞噬其他物质并纳入其中的液体。将食盐加入水中，食盐会很快消失。但食盐肯定还存在于某处，可究竟是在哪儿呢？但若是把水换成油，食盐就会纹丝不动，这是为什么呢？液态的水银可以吸收固态的黄金，但它对水十分排斥，这又是为什么呢？水可以吸收包括氧气在内的一些气体，如果不是这样，我们就将生活在一个完全不同的世界上。正因为氧气会在水中溶解，鱼类才能在水中呼吸。虽说水不能携带足够的氧气来供人类呼吸，一些其他的液体却可以。比如，全氟碳液体（全氟化合物），这是一种化学反应性与导电性都极低的物质。如果你将手机丢入盛有全氟化合物液体的烧杯中，这种液体的惰性会让手机正常运转。全氟化合物液体也可以吸收氧气，浓度高到足以供人类呼吸。呼吸液体由此代替了呼吸空气。这种可供呼吸的液体具有很多可能性用途，最重要的是用于治疗患有呼吸窘迫综合征的早产婴儿。
当然，液态水具有维持生命的终极特征。这是因为它不仅可以溶解氧气，还含有很多其他的化学物质，包括一些碳基分子，因此能为生命的出现、新生物的诞生提供必要的水环境。或者，至少在理论上说是这样。所以，科学家们在其他行星上探测生命时，会先去寻找液态水。不过，宇宙中的液态水十分罕见，木星的卫星木卫二的冰盖下倒是有可能存在液态水海洋。此外，土星的卫星土卫二上也可能存在液态水。但不管怎么说，地球是太阳系中唯一一颗在表面上就存在大量液态水并且可直接使用的天体。
一系列特殊的环境条件，使地球表面的气温与气压有可能维持液态水存在。特别是，如果没有地球中心那由熔融金属形成的液态地核，便不会形成让我们免遭太阳风袭击的磁场，地表的水很可能早在数十亿年前就消散殆尽了。总而言之，在我们的地球上，液体产生了液体，又孕育出了生命。
然而，液体也具有破坏性。泡沫之所以触感柔软，是因为它很容易被压缩。如果你跳上一条泡沫垫，会感到它在你的脚下收缩。液体不仅不会这样，还会流动一个分子移动到另一个分子所释放的空穴中。你可以在河流中看到此景，或是当你打开水龙头的时候、当你用小匙搅动咖啡的时候。当你从跳板上跳下，身体栽入水中时，水就会从你的身边向外流开。然而，水的流动需要时间，如果你冲进去的速度比水流的速度还快，它便会对你施加反向的推力。当你以腹部入水的姿势跳进泳池时，皮肤上的刺痛感便是源于这股推力。因此，从很高的位置落水与落在水泥地面上没什么两样。水的不可压缩性也解释了为什么浪涛具有致命的威力，以及它为什么能在海啸中摧毁建筑物和城市，像卷起一根浮木般卷起一辆汽车。2004年，印度洋发生地震并引发一系列海啸，造成周边14个国家23万人遇难，在有记录以来的最严重自然灾害榜上位居第八位。
液体还有个危险的特征：爆炸性。在牛津大学攻读博士学位的时候，我需要准备一些小样品用来测试电子显微镜，其中的步骤包括将一种叫作电解抛光液的液体冷冻至-20℃，而这种液体是乙二醇单丁醚、乙酸和高氯酸的混合物。实验室里的学长安迪戈弗雷为我演示了操作方法，我觉得自己已经掌握了。然而，几个月后，安迪注意到我在进行电解抛光的时候，经常会任由溶液的温度上升。有一天，他从我身后瞥见这一幕，大吃一惊：我可不会这么做！我问他原因，他指了指关于危险化学品的实验室操作守则：
高氯酸是一种腐蚀性强酸，对人体组织有破坏性，如果吸入、吞入高氯酸，或是将其溅到皮肤、眼睛等处，都会有损健康。一旦加热到室温，或是在浓度达到72%以上（任何温度）时使用，高氯酸都会变成一种强氧化性酸。有机物如果与高氯酸混合或接触，特别容易受其影响而自燃。在通风系统的管道中，高氯酸蒸汽有可能形成对冲击力敏感的高氯酸盐。
换句话说，它可以爆炸。
在调查过实验室后，我发现了很多相似的无色透明液体，大多数都无法和其他物质区分开来。比如，我们使用了氢氟酸，这玩意儿不仅是一种能钻透水泥、金属与鲜肉的酸，还是一种会干扰神经系统功能的接触性毒剂。这是一个潜在的风险，当这种酸腐蚀你身体的时候，你却察觉不到。意外地暴露于氢氟酸环境中，很容易被人忽视，它却能透过你的皮肤一直向体内渗入。
还有乙醇（也就是酒精），它也被列入了有毒物质的名单中。或许只是高剂量使用乙醇时才有毒，但被它杀死的人远远多于被氢氟酸杀死的人。在全球各地的社会与文化中，乙醇还扮演着各种各样的角色，它在历史上一直被作为杀菌剂、止咳药、解毒药、镇静剂和燃料使用。乙醇的独特魅力在于，它是一种精神药物，可以抑制神经系统。很多人要是每天不喝上一杯酒，就什么事都做不了，而大部分社交活动也是在提供酒精的场所里进行的。我们也许不会信任这种液体（这是对的），但不管怎么说，我们还是爱它。
当乙醇被血液吸收的时候，我们便可以感受到它引发的生理作用。每一次强有力的心跳都在提醒着我们，身体中的血液扮演着多么重要的角色，以及它需要不断地循环。我们要对心脏这台泵说上一句谢谢，当它停下来的时候，我们也就死了。在世界上所有的液体中，血液毫无疑问是最重要的液体之一。幸运的是，如今心脏也可以被替换、搭桥，或是在我们身体的里里外外被研究。血液本身也可以被输入或输出，进行储存、共享、冷冻或复活。事实上，如果没有血液库，每年都将有数百万人死于手术、战伤或交通事故。
然而，血液也会被一些传染病源感染，如HIV病毒或肝炎病毒，所以它在保护人体健康的同时也能带来伤害。由此看来，我们还得考虑到血液的两面性，所有液体都是如此。对于某种特定的液体来说，它是否可以被信任，是好是坏，是健康的还是有毒的，是可口的还是让人恶心的，这些都不太重要。真正重要的是，我们是否对它足够了解，是否能够驾驭它。
要想揭示我们从管控液体中获得的力量与快感，最好的方法莫过于乘坐航班时瞥一眼那些被禁止携带的液体。这也是本书要讲的，在一趟跨越大西洋航班上，提到了各种奇怪而又迷人的液体。我还能乘坐这趟航班，多亏当年读博的时候没把自己炸上天，反而继续从事了材料学的研究，最终成为伦敦大学学院材料研究所的主任，而我的科研工作也包括探寻液体如何伪装成固体。比如，修路时用的焦油、沥青和花生、黄油都是液体，而人们往往以为它们是固体。因为这项研究，我们受邀飞往全球各地参加会议，而这本书的内容就是这一趟从伦敦飞往旧金山的旅行报告。
这趟航班是用分子、心跳和海浪的语言来讲述的。我的目的是揭开液体的神秘面纱，并解释我们为何会变得如此依赖液体。飞机带着我们飞过冰岛的火山、格陵兰岛广阔的冰冻地带、哈德逊湾附近星罗棋布的湖泊，最终向南飞到太平洋的海岸。这是一张足够大的画布，我们可以探讨海洋、云中的水滴等不同尺寸的液体，还可以通过机上娱乐系统看看有趣的液晶，观察乘务员送来的饮料，当然，还有让飞机在平流层一直飞行的航空煤油。
在这本书的每一章里，我都介绍了一种液体的特性，也多亏了液体本身具有这么多特性，如可燃性、溶解性，以及可酿造性。我也将告诉你，液体的芯吸效应、液滴形成过程、黏度、溶解度、压力、表面张力以及其他不常见的特性是如何让我们绕着地球飞行的。与此同时，我还将揭示，水为什么会向树梢流动，却又顺着山坡下泄，油为什么是黏乎乎的，波浪如何涌向远方，物品为什么会干燥，液体怎么变成晶体，自己酿酒的时候如何避免酒精中毒，当然，还有如何泡出一杯好茶。所以，请跟着我一起飞，我向你保证，这将是一趟奇异而又非凡的旅程！
《迷人的材料（彩图升级版）》
序章 走进神奇的物质世界
文明时代就是物质时代
从我们对文明发展阶段的划分（石器时代、青铜时代和铁器时代）就可以看出物质对我们而言有多么根本和重要。人类社会每一个新时代都是因为一种新物质出现而促成的。钢是维多利亚时代的关键原料，让工程师得以充分实现梦想，做出吊桥、铁路、蒸气机和邮轮。修建英国大西部铁路与桥梁的伟大工程师布鲁内尔（Isambard Kingdom Brunel）用物质改造了地景，播下了现代主义的种子。
20世纪常被歌颂为硅时代，是因为材料科学的突破带来了硅芯片和信息革命。但这个说法忽略了其他五花八门的崭新材质，它们同样改写了现代人的生活。建筑师运用大规模生产的结构钢和平板玻璃建起摩天大楼，创造出新的都市生活型态。产品和服装设计师用塑料彻底转变了我们的住宅与穿着。聚合物制造而成的赛璐珞催生了影像文化一千年来的最大变革，也就是电影的诞生。铝合金和镍超合金让我们制造出喷射引擎，使得飞行从此变得便宜，进而加速了文化互动。医用和齿科陶瓷让我们有能力重塑自己，并改写了残障与老化的定义。整形手术的英文是plastic surgery，而plastic有塑料的意思，这显示物质往往是新疗法诞生的关键，从器官修补（如髋关节置换手术）到美化外表（如硅胶隆胸）都是如此。德国著名解剖学家冯哈根斯（Gunther von Hagens）博士展出人体标本的人体世界展，也展现了新颖的生物医用材料对文化的影响，促使我们思考自己生时和死后的物质性。
人类建构了物质世界。如果你想了解其中奥秘，挖掘这些物质来自何处、如何作用，又如何定义了我们，这本书便是献给你的。物质虽然遍布我们周遭，却往往面貌模糊得出奇，隐匿在我们生活的背景中，毫不显眼，乍看很难发现它们各有特色。绝大多数金属都会散发灰色光泽，有多少人能分辨铝和钢的差别？不同的树木差异明显，但有多少人能说出为什么？塑料更是令人困惑，谁晓得聚乙烯和聚丙烯有什么差别？但更根本的问题或许是：这种事有谁在乎？
我在乎，而且我想告诉你为什么。不仅如此，既然主题是物质，是构成万物的东西，那我爱从哪里开始都可以。因此，我选了我在屋顶的照片当成这本书的起点和灵感来源。
我从照片中挑了10种物质，用它们来说东西的故事。我会挖掘这10种物质当初发明的动机，揭开背后的材料科学之谜，赞叹人如何用高明的技术把它制造出来。更重要的是，我会说明它为何重要，为何少一物便不能成世界。
在发掘的过程中，我们将发现物质和人一样，差异往往深藏在表面之下，大多数人唯有靠先进的科学仪器才能略窥一二。因此，为了了解物质的性质，我们必须跳脱人类的经验尺度，钻进物质里面。唯有进入这个微观世界，我们才能明了为何有些物质会有味道，有些则无；有些物质上千年不变，有些一晒太阳就发黄变皱；有些玻璃可以防弹，但玻璃酒杯却一摔就碎。这趟微观之旅将揭开我们饮食、衣着、用具和珠宝背后的科学，当然还探索了人体。
不过，微观世界的空间尺度虽小，时间尺度却常常大得惊人。就拿纤维和丝线来说，它的尺寸和头发差不多，是细得肉眼几乎看不见的人造物，我们可以用它来制造绳索、毛毯、地毯和最重要的东西：衣服。我们身上穿的牛仔裤和所有衣服都是微型纤维结构，许多式样比英国的巨石阵还古老。人类历史都记载衣服能保暖、庇护身体，还能穿出时尚，但衣服也是高科技产品，20世纪发明了强韧的纤维，让我们可以制作太空衣保护登陆月球的航天员，还有坚固的纤维可以制造义肢。至于我，我很开心有人发明了一种名叫克维拉的高强度合成纤维，可以制作防刀刺的内衣。人类的材料技术发展了几千年，所以我会在书中不断提到材料科学史。
本书每一章不但会介绍一种新材质，还会提供一个认识物质的不同角度。有些主要从历史出发，有些来自个人经验；有些强调物质的文化含义，有些则强调科技的惊人创造力。每一章都是这些角度的独特混合，理由很简单，因为物质太多种也太多样，我们跟物质的关系也是如此，不可能一概而论。材料科学是从技术层面了解物质的最强大、最统合的理论架构，但重点还是关于材料，而不是探讨科学。毕竟所有东西都是由别的东西制成，而制造东西的人（艺术家、设计师、厨师、工程师、家具师父、珠宝匠和外科医生等），对所使用的材料及物质都有属于自己的情感、感觉和运用方式。我想捕捉的就是如此丰富多样的材料知识。
例如，我在讨论纸的那一章用了许多角度，像快照一样呈现，理由不只是纸有各种型态，还因为几乎所有人都以许多方式在用纸。但在讨论生医材料的那一章，我却钻入了人类物质自我（也就是人体）的最深处。这块领域正迅速成为材料科学的处女地，不断有新材料出现，开启了名为仿生学的全新世界，让人体得以借助植入物而重建。这些植入物都经过设计，可以聪明地融入肌肉和血液的运作中。它们誓言彻底改变人和自我的关系，因此对未来社会有深远的影响
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