1、從沙到芯片
　　位于教材緒言
　　三層科技與生活C廳
　　這個展項叫做從砂到芯片這個展項全面揭示了半導體工業對我們人類發展歷程的巨大影響。
　　第一件展品沙子?？雌饋砗芷匠５纳匙泳褪切酒脑牧?。工廠對沙子進行提純，可以得到芯片的原材料硅，再對硅進行處理以后，可以得到我們的空白晶圓，最后在空白晶圓上進行刻電路。晶圓的直徑的大小直接決定了所刻芯片的數量，晶圓的直徑越大所刻的芯片數量越大，芯片的成本也就越低。隨著科技的發展，芯片的直徑已經從最初的50毫米擴大到300毫米。旁邊的展品就是300毫米的硅柱，工廠就是利用對這種300毫米的硅柱進行切割得到300毫米直徑的晶圓。在空白晶圓后進行刻電路，之后就可以得到裸芯片。所謂裸芯片就是說它還沒有進行封裝和測試，進行封裝和測試以后便是一塊成熟的芯片。一塊成熟的芯片只有指甲蓋那么大小，但是它內部卻蘊含了幾百萬個甚至上億個晶體管，上到宇宙空間站和運載飛船；下到常用的手機和手表，都離不開芯片。這個展柜展示了intel公司從1974年到現在所生產的所有不同型號的芯片。從最早的1974年生產的8080處理器，一直發展到我們今天的非常先進的芯片。芯片的發展歷程，也展示了我們人類社會發展的歷程。
　　2、環境空氣質量監測   
　　位于教材第二單元
　　四層挑戰與未來C/D廳
　　近年來，空氣污染問題越來越受到社會和公眾的重視，隨著治理力度的加大，城市霧霾持續得到改善。展品以云朵造型為背景，設計7個展示模塊，發光柱對應參與空氣質量評價的6個主要污染物，1個綜合空氣質量指數，向觀眾實時呈現“北京奧體中心空氣質量監測點位”數據，通過不同污染物的數值展現當前位置空氣質量的狀況，讓觀眾了解大氣污染情況以及因此可能對健康帶來的不良影響，進而提高預防意識，采取一定的防護措施。
　　3、分子的運動
　　位于教材第三單元
　　二層探索與發現A廳
　　物質通常有三種形態，固態、液態與氣態。之所以有這三種形態，是因為物質是由分子和原子構建的，而它們的運動狀態與聚集方式就決定了物質的形態。我們來看展像玻璃罩之內有一些運動的小球，它們就代表著物質當中的分子在運動。這時候您可以操作推動桿分別選擇固態液態和氣態三種模式，就可以觀察小球的運動狀態而得知分子的運動狀態了。
　　4、微觀粒子結構探索
　　位于教材第三單元
　　二層探索與發現A廳
　　 
　　"從古至今，人類從未停止對看不見的微觀世界的探索，不懈地追尋構成整個世界的最小粒子正是這種探索的集中體現。
　　該展項由四部分組成，分別是：“湯姆生陰極射線實驗演示”、“盧瑟福α粒子散射實驗演示”、“原子是什么”和“半立體加速器模型演示”，向您展示了微觀粒子結構探索中的幾個實驗：
　?。?）“湯姆生陰極射線實驗演示”讓您理解電子的發現過程。在圓形的展臺上放著“湯姆生陰極射線實驗”的裝置。陰極射線管內的氣體分子被電離成正負粒子，產生導電的現象，射線即會射到實驗圈正前方的熒光屏上，您可轉動操作臺上的磁鐵，發現射線的方向將會跟隨磁鐵的轉動方向而改變。湯姆生通過對陰極射線的觀察與實驗，證明其由許多高速運動的顆粒構成，這種顆粒比原子小得多，命名為電子。由此湯姆生提出了自己的原子模型(1904 年)：原子是一個平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而形成了中性原子。
　?。?）“盧瑟福α粒子散射實驗演示”是讓觀眾參與的模擬實驗。圓形展臺上的真空容器中放置著放射源、金箔、熒光屏、顯微鏡、圓盤等仿真實驗裝置。您可以270°地移動操作臺上的“觀測鏡”，從“觀測鏡”的屏幕中會發現透射、散射粒子在“接收屏”上根據所在位置的不同，而出現的不同密度的亮點。盧瑟福為了驗證老師湯姆生的說法用α射線轟擊金箔，結果證明原子內部有大量空間，而中心有一堅實的原子核，否定了湯姆生的原子模型。
　?。?）“原子是什么”是用直觀的類比方式讓您理解原子的結構。如果一個原子有科技館這么大，那么原子核有多大呢？在圓柱體的展臺上，您可操作按鈕進行選擇，看看答案。原來科技館這么大的一個原子，它的核直徑只有2.8cm，類似一個小豌豆！也就是說，原子的其他部分都是空的，那么電子就在這部分內圍繞原子核運動。
　?。?）“半立體加速器模型演示”是一個鑲嵌在展墻中的半立體加速器模型。在加速器模型的正前方有一個腳踏開關，當您腳踏觸碰開始時，LED 燈先由慢到快的逐漸亮起，表明粒子在做加速運動。當此粒子與另一個相反方向加速運動的粒子對準同一點相撞時，就能夠產生出各種各樣的粒子。通過操作您可對加速器產生直觀的認識。"
　　5、身邊的元素
　　位于教材第三單元
　　二層探索與發現A廳
　　 
　　身邊的元素這件展品搭建了一個半封閉式的起居室場景，在這里您可以找到杯子椅子窗簾餐具等眾多的生活用品。那么這些生活用品的分子構成和元素組成是怎樣的呢？
　　當我們把展品前方的激光發射器將它們左右移動對準想要了解的物品，這時候我們將會看到屏幕當中將會顯示出他們的分子構成，以及元素組成。比方說在玻璃杯子當中，我們能找到大量的硅元素。而在木質的椅子當中我們能找到大量的碳元素，在古代人們只能利用
　　自然界當中存在的18種元素。到了20世紀人們開始制取人造元素。進入21世紀以后，利用各種元素組成的化合物已經超過了2000萬種。
　　6、世界水資源
　　位于教材第四單元
　　四層挑戰與未來C/D廳
　　世界各國和地區由于地理環境不同，擁有水資源量差別很大。按水資源總量大小排序，前幾名依次是：巴西、俄羅斯、加拿大、中國、美國、印度尼西亞、孟加拉國，但按人均占有量計算，就是另一種結果了，中國人均占有量只相當于世界人均水平的1／4。目前，我國水資源污染、不合理利用及浪費情況仍較為嚴重，水資源短缺問題日益加劇。展品由展臺、世界地圖動態燈箱、年代滑塊等組成。移動滑塊改變年份，可從地圖上動態變化的柱狀圖了解世界不同國家人均占有水資源量及其近年來的變化，使公眾深刻感受到我國人均水資源占有量很低，增強節水意識。
　　7、有限的水資源
　　位于教材第四單元
　　四層挑戰與未來C/D廳
　　地球是一個藍色星球，因為其表面的70%被水覆蓋，但現實是，其中的97.5%為咸水，淡水僅占2.5%，絕大部分的淡水固定在南極和格陵蘭的冰層中，其余多為土壤水分或深層地下水，不能被人類直接利用。展品利用藍色小球模擬地球上的總水量，通過演示小球的分配情況，展示地球水資源的狀況。觀眾轉動白色手輪，屏幕中1000個虛擬的藍色小球，沿著管道分別滾入咸水儲球罐（975個）和淡水儲球罐（25個），轉動黃色手輪，淡水儲球罐中的小球分別進入不可利用淡水儲球罐（22個）和可利用淡水的儲球罐（3個），分配數量強烈的反差同時配合顯示屏的動畫，引發觀眾對地球水危機的思考，激發保護水資源的責任感和使命感，增強觀眾的節水意識。
　　8、水的旅行
　　位于教材第四單元
　　四層挑戰與未來C/D廳
　　水循環實現了地球系統水量、能量和地球生物化學物質的遷移和轉換、構成了全球性的連續有序的動態大系統。水循環聯系著海陸兩大系統，塑造著地表形態，不斷提供再生的淡水資源。因此，水循環對于地球表層結構的演變和人類可持續發展都意義重大。展品通過機械裝置運輸藍色小球（代表水）來模擬水循環的過程，觀眾可以操作互動機構改變小球滾動的方向，讓小球從山頂流下、匯集成江河，通過截取可使小球滾入農業區、工業區、生活區、生態區，也可將水進行分流、導流，操作防洪堤壩，防止小球滾入城市，最后小球匯入代表海洋的收納槽，通過提升機構模擬蒸發，聚集成云,再降至地表形成河流。使觀眾了解自然界宏觀水循環過程及人類對水資源的需求和利用，形成科學利用水資源、保護水資源意識，實現人類與生態環境的和諧發展。
　　9、藍色星球
　　位于教材第四單元
　　四層挑戰與未來C/D廳
　　在龐大包容一切的宇宙中，人類生存的地球只是一個孤獨的星點。它是目前太陽系中唯一存在生命的星球，也是唯一適宜生命繁衍的星球。至少在不遠的將來，人類還無法遷居到別的星球。展品以宇宙的起源演化為切入點，通過銀河系誕生、太陽系的形成、太陽系中各行星的狀態，展示地球的特殊性以及對人類的唯一性，地球孕育了生機盎然的生命世界，是生命的搖籃，人類的母親，激發公眾保護地球的責任感。
　　10、生命之源
　　位于教材第四單元
　　四層挑戰與未來C/D廳
　　地球上的生命起源于水，水是一切生物維系生命的重要條件。人體組成中70%為水，如果是嬰兒，則在80%以上。水不僅是植物重要的組成部分，植物的一切生理活動都需要水分的參與。展品由兩部分組成，觀眾轉動轉盤，將轉盤上不同生物的模型轉到“檢測”裝置下，觸發的視頻，了解水對不同生命的重大意義。觀眾站到檢測臺，選擇性別和年齡，測量體內的含水量。
　　11、地下水之危
　　位于教材第四單元
　　四層挑戰與未來C/D廳
　　地下水是人類獲得淡水資源的主要途徑之一，具有流動性差、蓄水過程緩慢的特點。在潛水面（飽和帶的上限）以下會形成很大水壓，井須鉆到潛水面以下才會有水，人們從井中抽取水到地面加以利用，當大量水被抽出時，潛水面會下降，如果短時間內無法補充足夠的地下水量，會造成地下水資源短缺，還可形成地下水漏斗、造成地面塌陷。觀眾按下臺面綠色按鈕進入“探秘地下水”模式，在虛擬“小水”的引導下，下拉手柄模擬鉆井，深入地下了解地下水的相關知識按下紅色按鈕進入“開采地下水”模式，在虛擬“小水”的引導下，按下按鈕選擇地下水開采點，了解不同地區地下水開采的情況和所面臨的危機。
　　撰稿：張文豪 鄭力榮
　　排版編輯：張文豪
　　封面圖設計：李根
　　策劃：翟婧
　　主編：任賀春
　　中國科技館?中國數字科技館 版權所有

　　01.同素異形體
　　位于第六單元
　　二層探索與發現A廳
　　“同素異形體”展品位于中國科學技術館二層“探索與發現”A廳“物質之妙”展區。每種元素不同的原子結構決定了它們不同的化學性質，由同一種元素所構成的不同單質稱為同素異形體。生活中常見的氧氣和臭氧、金剛石和石墨、斜方硫和單斜硫等，它們之間互稱為同素異形體。
　　02.飛起來的石墨烯
　　位于第六單元
　　二層探索與發現A廳
　　石墨烯是一種以sp2雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料。石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料。
　　03.碳14定年
　　位于第六單元
　　二層探索與發現A廳
　　本展品以考古發現為背景，讓您了解14C的性質及14C定年的相關知識。展墻為浮雕質感的地層剖面，剖面中可以看到有棺槨、植物種子、人類頭骨、甲骨、陶罐、古幣、玉器、青銅器等不同年代的古代遺存。您可以通過顯示屏選擇不同地層中的古代遺存，看看該遺存的14C定年及14C的相關知識介紹，了解14C放射元素的形成、核反應與核衰變等內容及14C定年的原理。
　　首先讓我們來看看什么叫做14C?！?4C年代測定技術”也叫做放射性碳素斷代技術，自上世紀中葉該技術發明以來已經成為現代考古應用最為廣泛的一種測定年代的方法，這方法應用于考古學之后，為史前年代學的建立提供了可靠的科學依據。
　　我們生存的自然界中存在著不斷產生14C的條件，正是這些條件使處于14C儲存庫中的物質具有了一定的14C放射性，當含碳物質停止交換時，14C得不到補充，原有的14C就會按放射性衰變規律減少?？脊艑W者首先要測量出含碳物質的剩余14C放射性，然后將其與原有14C放射性作比較，最終計算出停止交換的年代。通過這個方法，我們可以解決考古學、地質學上的年代問題。
　　為什么我們通過14C的對比就能夠判斷出遺物的年代呢？在動植物肌體中含有大量碳物質，在有生命期間這些碳物質處于14C交換狀態，死亡后交也隨之停止?？脊胚z址中有許多生物遺骸，比如木頭、木炭、貝殼、骨頭等，它們的死亡和使用都和人類的活動息息相關，比如蓋房子時的木料、狩獵取食時的貝骨頭等。正是因為有了這些遺留下來的物質，我們才能通過“14C年代測定技術”推斷出遺址年代。
　　04.碳足跡
　　位于第六單元
　　四層挑戰與未來D廳
　　碳足跡，簡單來說就是個人因“衣、食、住、行、用”等活動所消耗的能源，最終轉化成為大氣中二氧化碳(CO2)的量，用于衡量人類活動對氣候變化的影響，世界自然基金會（WWF）開發的碳足跡計算器得出結果。觀眾點擊展品屏幕中“測測你的碳足跡”按鈕，根據屏幕提示點選答案，計算出自己的碳足跡；點擊“什么是碳足跡”按鈕，觀看視頻，了解碳足跡排放的計算原理以及日常生活中碳排放的“來龍去脈”，引導全社會積極踐行低碳生活理，參與到國家節能減排行動中，助力“雙碳”目標的實現。
　　05.你了解碳中和嗎？
　　位于第六單元
　　四層挑戰與未來D廳
　　2020年9月22日，在第75屆聯合國大會上，中國提出二氧化碳排放量力爭于2030年前達到峰值，并努力爭取在2060年前實現“碳中和”。
　　碳達峰是指二氧化碳的年度排放量達到歷史最高值，是溫室氣體排放量由增轉降的歷史拐點。而碳中和是指在一定時間段內，直接或間接產生的溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節能減排等形式，來抵消自身產生的二氧化碳排放量，從而實現二氧化碳零排放。經常說的“雙碳”正是碳達峰與碳中和的簡稱。
　　06.守護地球我是行動者
　　位于第六單元
　　 
　　四層挑戰與未來D廳
　　發達的科技并不能讓我們長期脫離地球生存，地球是我們唯一的家園，如果地球的環境污染繼續，資源不斷消耗，總有一天會讓我們失去這個賴以生存的家園，所以保護地球是我保護我們生存的空間，關注地球資源、生態、環境的問題就是關注我們地球未來發展方向。面對地球的生態環境危機，地球上的每個人，都不是旁觀者，而應該是參與者。
　　展品在展廳中營造了一個“講堂環境”，形成討論氛圍，并設置機器人“優優”作為主持人，組織并主持“守護地球家園”的研討會，研討主題包括建設美麗中國、節約資源、保護生態、節水愛水、低碳生活等。憨態可掬的機器人“優優”可以吸引觀眾注意力，受到觀眾的喜愛。觀眾通過展品設置語音識別技術能夠無障礙的與“優優”進行問答和溝通，通過這樣的方式，引導觀眾關注地球環境變化，提升保護生態環境意識，參與到保護地球的行動中來。
　　07.鋼鐵是怎樣煉成的
　　位于第七單元
　　二層探索與發現A廳
　　 
　　鋼鐵是怎樣煉成的這件展品在展像當中設置有高爐與轉爐模型，可以操縱遙感決定鐵水的去向從而開始煉鋼。這一過程開始后，可以通過多媒體視頻來了解鋼鐵冶煉過程，以及其中的化學變化在展像的最右側。我們可以通過操作齒輪來了解不同種類的鋼材應用的范圍。
　　08.生鐵、熟鐵、鋼的比較
　　位于第八單元
　　一層大廳華夏之光
　　生鐵、熟鐵和鋼都是鐵和碳的合金。含碳量小于0.05%的叫熟鐵，含碳0.05%到2%的叫鋼，含碳2%到6.67%的叫生鐵。
　　人類早期煉得的是熟鐵，是礦石在攝氏800到1000度的條件下，由木炭還原直接得到的。出爐時，熟鐵是一種含有大量非金屬夾雜的海綿狀固體塊，因為含碳量很低，所以質地很軟，強度和硬度均較低，用途不廣，只能制造一些形狀簡單的器物。生鐵是在溫度攝氏1150到1300度的條件下冶煉出來的，出爐的時候產品呈液態，可以連續生產，可以澆鑄成型，非金屬夾雜少，質地硬而脆，幾乎沒有塑性。鋼是在鐵的基礎上加工而成，具有生鐵和熟鐵兩種優點，為人類廣泛利用。
　　09.漢代冶鐵技術
　　位于第八單元
　　一層大廳華夏之光
　　這件展品利用縮小比例的可動模型展示了東漢時期的冶鐵技術。公元前6世紀，中國人發明了液態生鐵冶煉技術。這種技術是把鐵礦石與木炭交替鋪設在高爐中，通過加溫到1150～1300攝氏度，使其變成鐵水流出，通過模具鑄造成各種形狀的鐵器。
　　液態生鐵冶煉技術發明之前，人們一直沿用赫悌人在公元前2000年發明的用低溫固體還原方式把礦石煉成塊鐵的技術。用這種技術煉好一爐鐵之后，必須打碎爐體，才能取出鐵塊，鍛造成型，生產效率十分低下，煉出的固體鐵的硬度也遠遠低于生鐵。由塊煉鐵到生鐵，是煉鐵技術史上的一次飛躍。
　　歐洲直到14世紀才煉出了生鐵，我國之所以能在公元前6世紀就發明生鐵冶煉技術，主要得益于我國很早就發明了比較強的鼓風系統和比較高大的豎爐。東漢初年，南陽太守杜詩發明了水排，用水推動鼓風機以節省人力，使冶鐵技術又得到進一步提高。這一發明比歐洲大約早1100多年。
　　10.火藥配方
　　位于第八單元
　　一層大廳華夏之光
　　 
　　“火藥的配方”展品位于中國科學技術館一層“華夏之光”展廳“華夏文明與世界文化交流”展區?；鹚幨侵袊糯乃拇蟀l明之一，又火藥是由硝石、硫黃、木炭三種成分按照一定比例配合而成的混合物，點著后能夠產生猛烈燃燒或爆炸。因其顏色呈黑色或褐色，所以又被叫做“黑火藥”或者“褐色火藥”?；鹚幉⒉皇菤v史上某個人發明的，而是中國古代煉丹家在煉丹的過程中逐漸探索發明的，與我國的傳統醫學有著密切的關系。
　　火藥發明起始于煉丹術。公元8世紀末9世紀初，中國的煉丹家在煉丹過程中不斷選取和變更不同配伍的陰陽物質燒煉，發現了劇燃和爆炸的火藥成份。
　　11.中國古代科技成就
　　位于第八單元
　　一層大廳華夏之光
　　“中國古代科技成就”位于華夏之光序廳入口處，是一件觸屏式多媒體展品，其內容涵蓋了中國古代主要的科技成就，如指南針、航海、火藥、造紙、印刷、天文、農業機械、機械、金屬冶煉、紡織、建筑、陶瓷、數學。觀眾找到自己感興趣的內容，輕輕一點，就可以對中國古代科學技術做較為詳細的了解。這件展品也可以起到對整個華夏之光展廳導覽的作用，其所列的每一項科技門類都與展廳內的展項主題相對應，觀眾可以首先通過這件展品找到自己的興趣點，然后有目的地進行參觀體驗。
　　撰稿：張文豪 鄭力榮
　　排版編輯：張文豪
　　封面圖設計：李根
　　策劃：翟婧
　　主編：任賀春
　　中國科技館?中國數字科技館 版權所有