一个产品吸引你的除了功能之外，还有外观，它的功能必须是物理、化学等学科知识的有效应用，外观是材料以及材料性能对美学的表达；表面上你买的是产品，实际上是买的科学知识的有效组合；下面就揭露科技知识与你的购买欲之间的关系；

1.风扇设计中材料的力学性质考究让你购买它

零件的受力与应力

工业设计中外力和内力：由物理学中的外力、内里力延伸而来，某个范围或体系中物体与物体之间的力是内力，某个范围外或体系外其它物体或物质对它的作用力叫外力。

上图的风扇具有良好的外观让你觉得它不仅方便于手持，绿色的涂料还给你清凉感，这就涉及到涂料的选择；

强度方面的考量：它的功能主要是由四片扇叶带来，扇叶采用白色塑料经过注塑成型一种材料加工工艺职称，设计的时候工程师需要考虑到扇叶零件在最高的风速下叶片内部由于空气动力产生的内应力，单位面积扇叶的内应力就是强度，而对叶片的刚度考虑的较少，因为刚度是零件因为形变而导致不能工作的一种度量；

如果强度不够，在马达某种转速下，叶片就会因为超过了材料的极限强度而达到一种极端的形变状态——叶片撕裂，当然在前一刻叶片还能维持住形状，那是扇叶使用的塑料能保持一定的刚度来维持自己的形状；

外力设计时的考量：再者需要通过交流电路限制马达的转速，如果转速过大，那么手持风扇时需要给它的束缚力（是一种外力）就需要很大，大到一定程度后即使是施瓦辛格也握不住，更别说手无缚鸡之力之力的现代人；

构建稳定性的考量：扇叶运动时，如果扇叶还没有发生较大形变，扇叶的受力平衡就被打破，这样情况下，扇叶的稳定性就差，因此需要选择稳定性强的材料，工业风扇甚至是铁质的；

材料的种类为什么可以用塑料：根据材料被破坏需要的塑性形变的大小将材料分为塑性材料和脆性材料，而由于脆性材料在承受压力载荷而被破坏时的极限强度是承受拉力载荷时的四倍，也就是说脆性材料不抗拉，但是抗压能力要更强；塑料就是一种脆性材料，在这里风扇扇叶不需要很好的抗拉性，因此可以从成本考虑采用塑料做风扇；

2.汽车发动机的使用性能让你对发动机的安全增加信心

发动机机盖考虑到的环境温度问题：我们知道发动机盖用的就是塑性材料铝合金，它具有一定的韧性，但随着发动机持续的工作，温度升高之后它会发生一定程度的变形，对塑性材料来说它的冲击韧性会变好，但是由于汽缸盖被其它零件限制，它的总变形不变，因为蠕滑现象会让汽缸盖内部的应力减小，汽缸盖内部变得松弛，强度会减弱；而若采用铸铁这种脆性材料，温度升高时能将其转化成塑性材料，反而产生的蠕变要小，但铸铁更不易散热，这会影响发动机的寿命；

车身框架和发动机设计时的安全系数设计：为什么我们喜欢买豪车，其实豪车的车身框架比如A柱和B柱都是用含有碳素纤维增强的复合金属材料制成，它的强度是普通钢的7倍，同等条件下，极限强度就是普通钢的7倍，根据设计时的许用应力等于极限强度除以安全系数，同样的许用应力下安全系数就可以更高，豪车的“豪”不仅在于内饰的奢华，外型的酷炫，这些都是小儿科，更重要的是同等撞击下它比普通汽车更加不容易被破坏；另外还有一点是豪车的发动机都采用铝合金制作，这虽然让发动机变得更轻，更易散热来维持工作的稳定性，但是如若特殊情况导致发动机内部压力过大，那么很可能发动机气缸就会被破坏，这时候反而是使用铸铁制造发动机的工程车和使用柴油发动机的汽车更加的安全，当然它们也是处于高扭矩、高工作压力下的考量；综上豪车的车身更加安全，但是为了追求速度而不得不适用更轻量的铝合金，它的发动机在极限条件下相比于柴油发动机却更加危险；

汽车传动轴的受扭设计：单纯受扭（这种变形常出现在汽车传动轴、机床传动轴等许多跨度不大的齿轮轴上）时在横截面会产生切于圆周的剪应力，如果汽车传动轴受到的主动力矩过大，让传动轴钢件的剪应力大于极限强度，那么传动轴会被破坏，这就是选用强度比较大的钢材的原因；

3.马斯克已经做出了可重复使用火箭，太空旅行的船票也被抢售一空，其中最关键技术之一就是制造火箭，没有它宇航器再厉害，你也无法放眼太空，俯瞰地球，而火箭确是各部分材料的有机组合；

火箭头部的设计：

黑色金属

之所以能够造成圆筒状的箭体是因为金属原子的排列方式、晶粒的排列也就是相的分布而不同，晶胞引起的不同方向上正离子的密度的不同，而让金属具有一定的延展性；

纯铁的结晶过程是同素异构的变化过程，它的强度低、硬度低，塑性好；所以火箭的头部不能采用纯铁，因为高温情况下它很可能变成液态，因此采用耐高温的复合材料；

火箭箭体的设计：

火箭的箭体主要由仪器舱、箱体、过渡段和尾段组成。铝合金因为在铝中加入了合金元素如铜、锌等而不同程度的提高了强度并，箱体以外的起结构支承作用的部件是由高强度铝合金制成。

火箭发动机的设计：

铁碳合金是多种化合物构成，它的相图表示了这种合金相的分布，可以指导不同碳含量下不同温度下合金的相或者指导金属零件的热处理时所需要的温度；碳含量将铁碳合金分为纯铁、钢（别名碳素钢）、铸铁，其中钢或者铸铁可以做火箭发动机的燃料输送泵的泵壳，是因为钢种加入了碳元素因此强度增加；

铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金，其中的碳以石墨的形式存在，正因为较大的含碳量让它的硬度和抗压强度很高；

有色金属及其合金

合金比如铝合金因为在铝中加入了合金元素如铜、锌等而不同程度的提高了强度并且保持了易于加工的特性，因此铝合金才能用来铸造活塞、制作螺旋桨叶等多种用途；因此火箭发动机的涡轮就采用钴基或镍基合金；

火箭中的非结构材料：

塑料是由高分子材料中的树脂为主要原料来合成；通过单体材料的合成得到了合成树脂、合成纤维、合成橡胶，这三大分类时按用途来的，并不代表材料的物质构成；高分子材料中每个高分子的链长不一样，虽然单体分子量是相同的，高分子材料也只有平均相对分子质量对它有意义；火箭的特殊工作环境和贮存环境，需要使用诸如耐高温或耐低温的润滑材料（是石油副产品）、真空密封脂（一种脂类高分子）、高级液压油、无机化合物防火腻子（无机化学材料）、防潮防霉防腐蚀的油漆和涂料，这些都是非金属材料；

火箭箭体中的仪器仓：仪器仓需要使用大量的传感器、控制器、通讯联络仪器，它们都需要使用到各种电池，还由交错的电路，各种电器装置；

火箭仪器仓需要直流和交流供电，这就必须使用直流和交流电路组成供电网络，它使用的电动机作为伺服系统的执行原件来拖动机械运转，而对电机进行控制的是驱动装置，它通过电能的大小来控制发动机的转速以及进行交流和直流的转换来供应直流电机和交流电机。

没有上面的各种材料的支持，大部分人都不会甚至相信太空旅行，买一张太空主题的电影票还差不多。