開局上交核聚變,能給份工作嗎?

第70章 低維態材料

類別︰都市言情 作者︰半子先生 本章︰第70章 低維態材料

    在等錢老的這段時間。

    劉陽也沒閑著,把可控核聚變的完整版也抄了出來。

    之前自己做的只是簡易版,現在各種條件具足,是時候拿出完整版了。

    考慮到可控核聚變原材料的因素,劉陽還是選擇了氘氘聚變的反應模式。

    無窮無盡的大海里氘含量簡直是取之不盡用之不竭。

    用之作為核聚變的原料真的是再合適不過了。

    小型的可控核聚變反應堆無論是放在船舶、飛機、潛艇這樣的平台上。

    還是放在地面作為民用供電那是絕對足夠了。

    大不了多裝兩個就是了。

    可控核聚變相比“蝗蟲無人機”難度就大了不少。

    就算劉陽給了可控核聚變的全部詳細圖紙,如果只是這樣的話。

    憑目前的人類科技還是沒辦法做出來的。

    除非只是制作之前魔都科技學院3號樓里的簡易版。

    要制作能長時間保持穩定運行的可控核聚變裝置,繞不過去的就是材料。

    各種各樣的新型材料。

    比方說低維材料。

    所謂的低維材料,簡單來說就是將自然界中的三維態材料,通過技術手段壓制到更小級別的厚度。

    比如壓制到原子級厚度,那麼得到的就是二維材料。

    二維材料的概念源于20世紀對材料穩定性的理論爭議。

    1966年有理論物理學家提出二維晶體在有限溫度下無法穩定存在的論斷。

    但是2004年,曼徹斯特科學家用膠帶剝離出單層石墨烯的實驗,改寫了這個論點。

    這就是人類社會的首個二維材料,原子級厚度的石墨烯。

    石墨烯實驗的成功驗證了二維材料的可行性。

    于是後面就有了對二硫化鉬、氮化硼等層狀材料的剝離實驗。

    不過石墨烯、二硫化鉬、氮化硼等本身就是層狀結構體系。

    他們的三維形態本身就是一層一層堆疊起來的,就好比千層餅一樣。

    層內是依靠共價鍵、離子鍵或者說金屬鍵來結合。

    而層間依靠的是相對微弱的範德華力。

    所以這種層狀結構體系的材料相對比較容易剝離,從而實現材料的二維化。

    只不過在人類已知的材料體系中97.5的材料都是非層狀結構的。

    如何制備這些材料的低維形態?

    尤其是金屬,金屬的原子在任何方向都是跟周圍原子有強金屬鍵相互作用的。

    形成的結構是一種強金屬鍵的三維致密網絡。

    若想實現金屬的低維化,簡單來說就是要把整個金屬結構壓平,而且還不能壓散。

    假如一張3米見方的金屬薄板,制備成原子級厚度的二維金屬化。

    這張二維金屬平面,能鋪滿整個燕京。

    材料的低維化,會引發材料的質變。

    單原子材料會在光學、電學、力學等領域表現出與三維本體完全不同的優異特性。

    也就是說在不同的尺度,材料會有呈現完全不同的物理性質。

    載流子遷移率、導熱系數、極致的力學強度、比表面積等等。

    同樣的材料在三維狀態下和低維狀態下的表現截然不同,甚至有的參數天差地別。

    比如將銅從三維狀態,制備成原子級的二維態金屬。

    導電性會比銅在三維狀態下高3倍。

    因為電流只能在一個原子厚度的平面中傳播,而不是像以前那樣上下亂竄。

    只有單原子厚度,自然就相比三維態下的多原子厚度的電阻要小。

    損耗更低,電流流速也更快。

    這還只是銅形態改變導致的材料物理性質的質變。

    三維金屬引領了人類文明的銅器、青銅和鐵器時代。

    但是若想將人類文明推動到下一個階段。

    低維材料是繞不過去的門檻。

    目前人類在低維材料的研究龍國走在了最前列。

    已經實現了對三維金屬的二維態的大規模制備。

    任何一項新技術要從實驗室中走出來,最後轉化為生產力。

    工程化就是必須要通過的一道關卡。

    這就是從科學,到技術,再到工程落地的殘酷現實。

    比如,科學家在實驗室里使用激光蒸鍍出幾平方厘米的原子級薄片。

    就好比是用鑽石切割機,雕刻出了一根牙簽,它的精度當然會非常高。

    但是一旦考慮成本,就非常不合算了。

    2萬美刀一克的造價會導致它沒有任何市場價值。

    所有真正改變世界的產品都要經歷從科學發現,到技術論證,再到工程化三個過程。

    也就是從實驗室到生產車間,最後到超市貨架。

    工程化就是要解決新技術能否大規模生產和制備。

    如果能大規模制備和生產之後能不能獲得穩定的產品。

    其中最重要的是不是能夠用可控的成本去大規模的生產。

    不解決工程化的問題,再新的科技也無法轉化為生產力。

    2025年3月龍科院的物理研究所就成功的解決了二維金屬工程化的這個難題。

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    實現了人類社會首個原子級二維金屬材料的大面積制備。

    生產出來的原子級二維金屬, 整個厚度為0.1納米的單原子層金屬相當于頭發絲的二十萬分之一)。

    安德烈.蓋姆和科斯提亞.諾沃肖諾夫,兩人是研究單原子材料的科學家。

    只是把用膠帶粘在純度很高的石墨材料上。

    然後撕下來,就得到了單層原子的石墨烯,也就是石墨的的二維狀態。

    憑此二人就獲得了2010年的諾貝爾物理學獎。

    解決不了工程化的難題,石墨烯就沒辦法真正轉化為生產力。

    目前的石墨烯生產中。

    微機剝離法效率低,氣相沉積法成本高不說,能沉積出多少層的石墨只能看天意。

    外延生長法和氧化石墨還原法在大規模生產時面臨質量控制的困難。

    所以十幾年過去了,石墨烯的量產還遙遙無期。

    這次龍科院物理所是已經解決了工程化問題才發表的學術論文。

    龍國科學家真的非常厲害。

    本來低維材料就是劉陽一個主要用功的方向。

    材料問題解決了,很多設計才能實現。

    既然二維金屬的量產已經實現。

    劉陽決定把科技樹中更多的二維材料生產工藝抄出來。

    針對不同的材料采用不同的生產工藝。

    可以節省物理所的研究時間,把注意力放到多種材料的二維制備上來。

    已解決各行各業以新換舊的問題。

    盡快的把新材料在龍國的各行各業中快速的推廣運用起來。

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