第70章 低維態材料

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    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。
    之前自己做的隻是簡易版,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。
    無窮無盡的大海裏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。
    還是放在地麵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,如果隻是這樣的話。
    憑目前的人類科技還是沒辦法做出來的。
    除非隻是製作之前魔都科技學院3號樓裏的簡易版。
    要製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,通過技術手段壓製到更小級別的厚度。
    比如壓製到原子級厚度,那麽得到的就是二維材料。
    二維材料的概念源於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。
    於是後麵就有了對二硫化鉬、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係。
    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係的材料相對比較容易剝離,從而實現材料的二維化。
    隻不過在人類已知的材料體係中97.5的材料都是非層狀結構的。
    如何製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,製備成原子級厚度的二維金屬化。
    這張二維金屬平麵,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、導熱係數、極致的力學強度、比表麵積等等。
    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,製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。
    因為電流隻能在一個原子厚度的平麵中傳播,而不是像以前那樣上下亂竄。
    隻有單原子厚度,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。
    這還隻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製備。
    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,科學家在實驗室裏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曆從科學發現,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製備。
    如果能大規模製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麵積製備。
    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於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。
    隻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隻能看天意。
    外延生長法和氧化石墨還原法在大規模生產時麵臨質量控製的困難。
    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製備上來。
    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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