大国院士 - 第401章 临门一脚！

    第401章 临门一脚！
    过完一个年，正月初三，徐川就回到了栖霞可控核聚变工程基地。
    氘氚原料聚变过程中产生的磁面撕裂问题，第一壁材料的选择，这两个氘氚聚变点火实验阶段过程中最大的难题都有了眉目和思路。
    只要解决了，示范堆的建造工作就可以开始了。
    趁热打铁，在不清楚那些西方国家可控核聚变进度的情况下，他能做的，就是尽量加快一些自己的脚步。
    初三，回到工作岗位的不仅仅有他，还有研发第一壁碳复合材料的赵光贵小组，以及放年假后赶回来的研究员和工程师们。
    栖霞可控核聚变工程研究所，计算材料研究实验室中。
    徐川找到了正带领着的小组努力研发着新型碳复合材料的赵光贵。
    “情况怎么样了？”找到赵光贵后，徐川开口询问道。
    他问的自然是使用氧化锆代替氧化铪作为催化剂制造的新型碳复合材料的研发，毕竟这是有希望解决第一壁难题的关键。
    赵光贵摇了摇头，道：“不是很理想，氧化铪和氧化锆的化学性质虽然很类似，但终究不是同一种物质。”
    “在年前的最后一天，我们虽然成功的利用氧化锆当做催化剂制造出来了一份碳复合材料，但检测结果并不是很好。”
    “无论是从耐高温度还是抗辐射强度等方面来看，都比不上利用氧化铪做催化剂制造的碳复合材料，参数满足不了第一壁的要求。”
    徐川问道：“问题是不是出现在那种特殊的独特排序的碳纳米管·铪晶体结构上？”
    赵光贵点了点头，轻叹道：“嗯，用氧化锆替代氧化铪作为催化剂后，虽然同样能制造出碳复合材料，但那种独特排序的碳纳米管·铪晶体结构，并没有出现。”
    “您之前的推测是对的，从这来看，那种特殊的晶体结构，正是氧化铪碳复合材料耐高温与抗辐射性能得到大幅度提升的关键。”
    思索了一下，徐川开口道：“带我去看看实验数据。”
    “好。”赵光贵点点头，带着徐川来到了另一间实验室中，打开了一台计算机。
    显示屏上，一份数据调了出来。
    赵光贵让开位置，恭敬道：“这个就是检测数据了，时间较紧，还有一些辐照对抗测试没做完，预计还需要三天左右的时间才能获取到完整的数据。”
    徐川没在意道：“没事，我先看看。”
    有时候，了解一种材料的性质并不一定需要全部的检测数据。
    相对比其他的东西，他只需要看看这种新材料的扫描电镜成像图和相关的数据就足够了。
    氧化锆没能按照理想中和碳原子勾搭上，形成特殊排序的碳纳米管·铪晶体结构是材料研发失败的主要原因。
    能找到这个原因，并且解决掉，就差不多了。
    手掌搭在鼠标上，徐川滑动了一下资料，目光落在扫描电镜的检测结果上。
    从成像图来看，用氧化锆取代氧化铪作为催化剂和增强剂制造出来的碳复合材料，的确没有出现那种特殊排序的碳纳米管·铪晶体结构。
    材料中的碳纳米管无序杂乱的堆积在一起，从晶体结构来看，和普通的碳纳米管粉末压制形成的板材没什么区别。
    也就是说，氧化锆并没有在材料中起到催化作用，没有与碳纳米管材料进行共晶，形成碳纳米管·锆晶体。
    一边翻看着检测数据，徐川一边向身侧的赵光贵问道：“你们有没有推测过原因？”
    赵光贵带着苦笑，道：“有是有，但是短时间内根本就分析不出来什么结果。”
    “从理论上来说，锆和铪都属于镧系收缩元素，化学性质极为相似，且外层电子排布一样，不应该出现这种铪能形成晶构，锆却不能的情况。”
    对一种材料进行分析，从物理和化学，以及材料学的角度了解它的形成原因和过程，本就是一件很难的事情。
    更何况，他们连氧化铪作为催化剂为什么会在碳复合材料中形成独特的碳纳米管·铪晶体结构都不知道。
    这种情况下，想要找到氧化锆为什么不能作为催化剂共生出碳纳米管·锆晶体结构，难度实在太大了。
    徐川摸了摸下巴，道：“将这份检测数据发送给我，我先回去看看。”
    他在材料上的造诣不是赵光贵这些普通材料研究员能比，从理论上来说，锆取代铪与碳纳米管共生形成独特的晶体结构是没问题的。
    不过现在既然出现了问题，那就说明那里是有问题的。
    他准备带着这些数据回去研究一下，看看能不能通过计算材料数学找到问题。
    川海材料研究所虽然有一个材料计算的模型，但模型终究是死的，且还不完善，无法考虑到方方面面的东西。
    所以他准备亲自研究一下。
    带着数据资料，徐川回到了办公室中。
    对他来说，数学不仅仅是一门独立的学科，更是一种辅助其他学科的强大科研工具。
    虽然很多时候，尤其是在材料学，通过数学计算得出来的结果并不能直接得到答案，但相关的解析却能为一种参考，帮他在研发新材料的时候少走不少弯路。
    尤其是现在，不需要他从头到尾进行解析，只需要针对特定的环节进行处理就足够了的。
    盯着电脑中的数据和图片，徐川陷入了沉思中。
    虽然计算材料是他的拿手领域，但要针对性找出氧化锆无法和碳纳米管共生的问题所在，难度还是挺大的。
    思索了一会后，他从桌上拾起圆珠笔
    【gpaw赝势：1s22s22p6zr3s23p64s23d104p65s24d2】
    【e收敛：ve=∫dru（r）ψ+0.05ev/（r）ψ（r）ab】
    【ev粒子收敛：p（r）=<Φ|ψ+（r）ψ（r）|Φ10-6ev】
    对于计算材料学来说，如果要通过电子尺度的计算方法做到化学精度，一般都还是以波函数为基础。
    但因为计算量限制，凡是涉及界面等非体材料性质，往往要用替代方法进行，比如构造热力学相图。考虑极度复杂的势能面，动力学基本无解。
    在徐川看来，计算材料这一新生领域其实很有意思。
    无论是结合试验数据，通过建立数学模型然后通过数值计算，模拟再现实际工艺过程；
    还是通过计算模拟针对特定材料、特定的物理机制或反应机理，直接通过理论模型和数值计算，预测、设计或对材料结构与性能进行改性。
    都是前景相当开阔的领域。
    只不过，它现在还属于等待科学界开拓的地带。
    日子就这样一天一天的推进，徐川将自己关在办公室利用数学工具从理论上进行改进氧化锆添加剂的共生性，赵光贵那边则继续进行着实验。
    其他人也紧张有序的忙碌在自己的工作岗位上。
    时间一晃来到了正月十二号，在十二日年的最后一天，徐川总算是完成了最后一步的计算。
    看着计算机中满屏幕的算式，他嘴角渐渐勾起了一丝笑意。
    问题在哪，通过计算，他找到了！
    检查了一遍数据，确认没有什么问题后，他手伸向了电话，刚想打个电话给赵光贵那边，让他过来一趟时，赵光贵就出现在了办公室中。
    “徐院士，用氧化铪做催化剂合成的碳复合材料，大亚湾那边的中子辐照测试结果出来了。”
    带着一叠资料，赵光贵走到徐川面前，汇报了一下氧化铪碳复合材料的中子辐照结果。
    徐川笑问道：“结果如何？”
    赵光贵叹了口气，道：“很差，低能级的中子束对样本材料的破坏很高，3mev级别中子能级，1.5μm距离的条件下，dpa达到了3.01，比奥式刚都低。”
    “而在室温到300c的测试温度范围内，辐照后的断面收缩率为73%～80%”
    dpa是一个衡量材料辐照损伤程度的一种方法，它表示晶格上的原子被粒子轰击离开原始位置的次数与晶格上的原子数量之比。
    3.01dpa表示材料中每个原子被平均离开原始位置3.01次。
    听起来似乎并不多，但对于第一壁材料来说，这已经是相当高的数据了，更别提在后续的断面测试中，收缩率达到了百分之七十以上。
    这些数据，都意味着在碳纳米管·铪晶体结构被中子辐照损坏后，碳复合材料的性能在急剧降低。
    听到这个消息，徐川倒没有太多的意外。
    年前他就通过自己的模拟计算做了推测，确定了氧化铪碳复合材料大概是行不通的。
    现在结果出来，正如他之前预料的一样。
    笑了笑，徐川开口道：“氧化锆碳复合材料的研究怎么样了？”
    赵光贵摇了摇头，叹息道：“还没有太大的进展，让您失望了。”
    徐川笑了笑，右手在鼠标上点击了两下，接着起身走向打印机。
    等待了一会，打印机中的文件输出了出来，他拾起资料，递了过去，笑着开口道：“没关系，别感觉有什么压力，这本身就是一项很难的工作，短时间内没有进展也正常。”
    “先看看这个。”
    赵光贵带着些疑惑的接过打印纸，目光落在上面。
    在看清楚上面的东西后，他瞳孔猛的收缩了一下。
    “您找到了问题？！”
    看着文件上的算式和结论，赵光贵抑制不住内心的震撼脱口而出的问道。
    徐川笑着点了点头，道：“理论上来说是的，不过具体还要看实验情况。”
    顿了顿，他接着道：“具体的实验，就交给你了。如果可以，我希望你能在五天内带人将这些材料做出来，然后在一周内完成测试。”
    “因为大亚湾那边的慢中子辐照实验是每个月开始，今天已经阳历十四号了，错过了我们得再等一轮，时间就拉的太长了。”
    第一壁材料的检测，其实是一件相当麻烦的事情。
    首先是普通的物理性能、如导热系数、耐高温度、辐射抗性等等这些能在栖霞这边做的。
    确认这些基础性能通过后，材料才会被送去大亚湾那边做慢中子辐照测试。
    如果大亚湾那边的慢中子辐照测试结果良好，他才会考虑在破晓聚变装置中对其进行真正的氘氚聚变高能中子辐照检测。
    毕竟以目前的情况来说，破晓每进行一次真正的氘氚聚变点火运行，都会对装置造成一些不可逆的损伤。
    要修复这些损伤，每一次都要费大量的人力物力和经费不说，时间方面也至少需要半个月以上，长的话，搞不好需要个把月。
    而破晓聚变装置的每一次停机维修，都是在拉长这场有关‘可控核聚变竞争’的战线。
    闻言，赵光贵绷直了身体，一脸严肃就差敬礼的回道：“您放心，我会拼尽全力的！”
    徐川笑着点了点头，道：“那行，这事儿就拜托伱了。”
    计算材料实验室的工作效率很高。
    亦或者说，在徐川找到了氧化锆为什么没法像氧化铪一样形成碳纳米管·铪晶体结构的原因后，实验进展的相当顺利。
    在赵光贵带着小组的人打地铺，睡躺椅在实验室二十四小时熬夜加班的情况下，仅仅三天的时间，第一批利用氧化锆当做催化剂制造的碳复合材料样本顺利的制造了出来。
    一份份的材料被送入了不同的设备中，快速的进行着各项检测，当扫描电镜的数据出现后，赵光贵在第一时间找到了徐川，一脸的激动和兴奋。
    “教教授，新材料的扫描电镜数据.出来了！”
    “碳纳米管和锆原子，类似的晶体结构，形成了！”
    “我们有希望了！”
    喘着粗气，一路跑过来的赵光贵断断续续的用了好几句话，语无伦次的完成表达。
    徐川起身，从他手中接过了检测数据。
    扫描电镜的成像图上，锆与碳纳米管特殊的晶体结构显眼无比。
    而一些其他的检测数据，虽然很多数值和他通过计算材料学方法模拟出来的结果存在一些误差和出入，比如耐高温幅度降低到了三千一百度，相对比氧化铪催化的碳复合材料，低了近四百度。
    但三千一百度的耐高温，应用在第一壁材料上，也足够了。
    就检测结果而言，这些样品与他的之前的计算结果基本吻合。
    现在，就差最后的临门一脚了！
    从理论上来说，利用锆代替铪作为催化剂的碳复合材料，是完全能满足抗中子辐照的性能的。
    当然，具体情况还得看实验结果。
    但至少，他的计算，从来没有出过错！
    这一次，希望很大！
    看完手中的检测数据后，徐川嘴角勾起一丝笑容，笑着夸赞道：“不错，幸苦你们了，我会安排人加急将材料送去大亚湾那边做第一轮的慢中子辐照实验的。”
    “至于现在.”
    顿了顿，他的目光落在了满是黑眼眶，站都有些站不稳的赵光贵身上，接着道：“辛苦你们了，早点回去休息吧，剩下的工作，可以慢慢来。”
    不得不说，材料研究实验室中的成员，有一半以上都是赵光贵这种四十来岁的中年教授。
    他们正处人生壮年，有精力有经验。
    但再壮年，在连续熬夜爆肝了十天半月后，没倒在实验室就真算幸运的。
    (本章完)