第726章 材料学的实操经验 八
从李丁平教授办公室回来后,徐辰便一头扎进了虚拟实验室,开始了长达两个月的闭关。
每天早上七点准时起床,洗漱、吃完石南送来的早餐。然后拉上窗帘,意识沉入虚拟实验室。
中午休息一个小时,吃点东西。
下午继续钻进实验室。
晚上,他会花一个小时和AI深度交流,把白天遇到的理论难点和AI进行讨论,然后找到对应文献进行参考比对。
……
刚开始的两个星期,徐辰过得异常痛苦。
他最初的思路,是想要在虚拟实验室里,完美复刻出系统奖励的那块原版薄膜的分子结构。
但事实证明,陈祥宝院士说得对,材料学是一门非线性的玄学。
在宏观尺度下,你可以精准控制温度、压力和浓度;但在纳米尺度下,几万亿个单体分子在溶剂里如何碰撞、如何聚合、如何分支,充满了布朗运动的随机性。哪怕徐辰把反应温度精确到了小数点后三位,长出来的分形维度也总是忽高忽低,完全无法锁定在那个完美的“2.314”上。
每一次出釜的样品,上了拉伸机,电阻曲线就像过山车一样乱跳。
看着满桌子报废的样条,徐辰揉了揉眉心,苦恼地叹了口气。
“难道真得等到系统把材料学再升一级?还是说,我这从零开始的实操手感,真得像陈院士说的那样,在炉子前熬上个十年八年?”
这种明明知道最终答案,却死活推不出中间步骤的感觉,让他这种习惯了数学严谨逻辑的人感到极其抓狂。
就这样,徐辰在反复的炸炉、废样和自我怀疑中,头铁地死磕了半个月。
……
直到八月初的一天,徐辰看着实验室里一桌子的废样,突然脑海中灵光一闪。
他猛地站起身,在白板上飞快地写下两个核心条件:
【1. 导电骨架:维度约为2.314的空间分形网络。】
【2. 柔性基体:泊松比与其完美耦合,提供特定的宏观形变率。】
“只要满足这两个物理几何条件,不论是用导电高分子,还是用碳纳米管,甚至是用银纳米线,最终宏观上表现出来的物理特性是一模一样的!”
“系统给的是一种最优解,但我完全可以换一种更容易制备的材料组合,去‘仿造’这种物理机制!”
徐辰的眼睛越来越亮。
这是极其经典的“变量解耦”思维。从物理特性的底层逻辑来看,分形维度和基体泊松比是互相咬合的齿轮。既然现有的这种原位聚合高分子材料难以掌控,那完全可以换个打法!
抛开那个见鬼的“2.314”不谈,我完全可以先想办法制备出一种容易量产的分形导电骨架,算出它的实际维度。然后拿着这个维度,去市面上找一种泊松比刚好与之匹配的成熟柔性硅胶来做基体!
思路一变,天地宽。
徐辰立刻调转枪头,放弃了难度极高的“化学原位聚合”,转而寻找一种在物理层面上更容易控制的“自组装工艺”。
……
他想到了自然界中最常见、也最美丽的自发分形现象——冰晶。
水在结冰时,如果存在温度梯度,冰晶就会自发地长出树枝状的分叉,也就是俗称的冰花。
在材料学中,有一种工艺,叫“定向冷冻法”。
原理很简单:把导电纳米材料(比如银纳米线)均匀分散在水里形成悬浮液,然后从底部施加一个极低的温度。水从下往上结冰时,长出的树枝状冰晶,会把水里的银纳米线粗暴地排挤到冰晶之间的缝隙里。
等整块水冻得硬邦邦的,再把它放进真空冷冻干燥机,让冰直接升华成水蒸气抽走。
冰不见了,而那些被冰挤压在一起的银纳米线,就完美继承了冰晶的分形结构,形成了一块立体的、像海绵一样的导电网络!
最后,把这块极度脆弱的“银纳米海绵”浸泡在液态的柔性树脂(比如PDMS)里,抽真空让树脂填满孔隙,加热固化。
一张人造的柔性恒阻薄膜,就诞生了!
“就用这个方案!”
……
方向一定,接下来的一个半月,徐辰就在虚拟实验室里进行着材料学攻坚战。
“系统,调用液氮冷冻台!配置超声波细胞粉碎机!生成纯度99.9%、长径比1000的单晶银纳米线分散液!”
实验室内,仪器的指示灯闪烁着冰冷的蓝光。
徐辰穿着白大褂,熟练地操作着移液枪,将银黑色的悬浮液注入特制的聚四氟乙烯模具中。
模具的底部,紧贴着一块纯紫铜冷源。
“根据成分过冷理论,液固界面的形态取决于温度梯度(G)和晶体生长速率(v)的比值。”徐辰紧盯着控制面板,“G/v 太大,界面平滑,长不出树枝;G/v 太小,生长失控,维度会飙升到2.7以上。”
他小心翼翼地调节着冷冻台的功率输出。
“设定底部初始温度 -196℃,建立 15℃/mm 的纵向温度梯度,冷却速率 2℃/min……”
冷冻台发出低沉的嗡嗡声,液氮的白雾顺着紫铜板升腾而起。
徐辰目不转睛地盯着模具内部。
为了看清微观变化,他迅速在操作台上调出了一台“原位冷冻共聚焦激光显微镜”。
透过显微镜的高清全息屏幕,微观世界里那场奇妙的造物运动展露无遗。
冰晶从底部刺出,向上生长。伴随着极度细微的热力学扰动,剑身上生出侧枝,侧枝上再长出二次分枝。
那些细长的银纳米线,被生长的冰晶无情地推挤、堆叠,被迫在纳米尺度上搭接成一张复杂的立体网络。
……
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