Глава 231. Необычный октябрь •
Шанхай, Институт ядерных исследований Академии наук.
Сюй Чуань нашел кабинет, взял восемь отобранных научных сотрудников и объяснил им теорию "атомного цикла", основы разработки новых радиационно-стойких материалов, а также некоторые моменты, на которые следует обратить внимание в предварительных экспериментах.
".Что касается радиационно-стойких материалов, то самым большим вопросом является ионизирующий эффект, переносимый самим сильным ядерным излучением, который может разрушить границы зерен материала, молекулярную структуру, нейтральные атомы и т.д., что приводит к охрупчиванию, ускорению ползучести, нестабильности фаз, ускорению коррозии и другим последствиям".
"А технология атомного цикла - это теория, основанная на ионизирующем излучении и ионизирующем эффекте".
"Эта теория, при условии обеспечения максимального размера зерна радиационно-стойкого материала, за счет добавления некоторых соединений для улучшения распределения заряда в слое пространственного заряда, контроля морфологии фазы границ зерен, формирования метода, способствующего миграции ионов по границам зерен, снижает сложность формирования границ зерен, тем самым гарантируя, что материал сможет восстанавливать свою структуру после ионизации ядерным излучением и иметь более длительное время сопротивления излучению".
"..."
Хотя эти вещи были очень подробно описаны в предыдущей статье, он все же решил еще раз пройтись по ним с этими исследователями, и, кстати, развеять некоторые из их сомнений.
С одной стороны, это было сделано для подготовки кадров, а с другой - для ускорения последующих экспериментов.
Перед проекционным экраном Сюй Чуань непрерывно объяснял ключевые детали теории "атомного цикла", а в зале заседаний девять исследователей, включая Хань Цзиня, внимательно слушали.
С тех пор как Цзин Канлэ и Сунь Хэн были "уволены", энтузиазм всей небольшой команды снова значительно возрос.
Все сразу поняли, что этот молодой на вид гений выполняет каждое свое слово.
Он сказал, что будет тест, и тест действительно состоялся, он сказал, что тест определит, смогут ли они присоединиться к команде, и люди, не прошедшие тест, даже если они прошли собеседование, действительно не попали в команду.
На самом деле, на рабочем месте усердно выполнять свою работу - это самое основное требование, просто многие люди сейчас не могут этого сделать.
Это как в индустрии развлечений, запоминание и произнесение текста можно назвать самым основным требованием, но некоторые молодые актеры, не имеющие актерского мастерства и не желающие прилагать усилия, полагаясь на свое высокое положение и наличие безмозглых фанатов, начинают 123456789.
Это крайне нездоровое явление для всей окружающей среды.
Сюй Чуань не в силах изменить всю окружающую среду, но он в силах обеспечить здоровое состояние своей небольшой группы.
"Профессор, у меня есть вопрос".
В конференц-зале один из исследователей с некоторой осторожностью и нервозностью поднял правую руку.
Сюй Чуань проследил за звуком и увидел, что руку поднял молодой на вид исследователь.
Он кивнул и жестом предложил собеседнику задать вопрос: "Пожалуйста".
Исследователь с некоторой нервозностью встал, дважды глубоко вздохнул, чтобы подавить нервозность, прежде чем спросить.
"Профессор, вы ранее упоминали об использовании эффекта границ зерен материала для противодействия ядерному излучению, но эффект границ зерен является эксклюзивным для керамических материалов, и если это так, то последующие другие материалы, включая некоторые мягкие противодействующие материалы, могут не иметь этого преимущества".
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Я рад, что вы можете думать самостоятельно и поднимать этот вопрос".
"Эффект границ зерен действительно является эксклюзивным свойством керамических материалов, но это не значит, что его нельзя применить к другим материалам".
"Как мы все знаем, противодействующие материалы подвергаются бомбардировке высокоэнергетическими частицами, такими как нейтроны и γ-частицы, в условиях эксплуатации, что приводит к большому количеству дислокационных повреждений, включая вакансии и самоинтерстициальные атомы".
"Эти дислокационные дефекты и соответствующие кластеры приводят к деградации и даже выходу из строя свойств материала, ограничивая стабильность материала".
"В прошлом многомасштабное моделирование при раскрытии микроскопических механизмов взаимодействия дефектов и границ раздела часто фокусировалось только на основных атомных процессах, таких как диффузия, сегрегация и рекомбинация".
"Однако в реальных условиях эксплуатации противодействующие материалы часто должны выдерживать определенную дозу накопленного облучения".
Объясняя, Сюй Чуань написал строку на доске в конференц-зале.
[Накопление дислокационных повреждений в наноматериалах - нагрузка на межзеренные зазоры и эффект облучения границ зерен].
Закончив писать, он повернулся и с улыбкой посмотрел на исследователя, задавшего вопрос, и продолжил: "Традиционные противодействующие материалы действительно подвержены различным дефектам, вызванным ионизирующим излучением, при воздействии высокоэнергетического ядерного излучения".
"Но когда мы уменьшаем структуру материала до наноуровня, все становится по-другому".
"Я видел и изучал кое-что из этого в Принстоне, и многие исследовательские материалы и экспериментальные данные показывают, что наноструктурные материалы, особенно нанокристаллические материалы, обладают хорошими радиационно-стойкими характеристиками".
"Это связано с тем, что большое количество границ зерен в таких материалах может захватывать радиационные дефекты и способствовать их рекомбинации, тем самым уменьшая накопление радиационных повреждений в матрице материала".
"Например, в металлическом железе, когда границы зерен рекомбинируются с помощью нанотехнологий, границы зерен железа обладают способностью эффективно захватывать вакансии и самоинтерстициальные атомы и способствовать их рекомбинации при более высоких температурах облучения или более низких скоростях доз, уменьшая накопление радиационных дефектов внутри зерен и, таким образом, достигая способности восстанавливать радиационные повреждения".
"Кроме того, когда радиационные зазоры в границах зерен железа накапливаются до определенной концентрации, во время релаксации границ зерен некоторые зазоры исчезают и сопровождаются образованием новых фаз структуры границ зерен. А по мере увеличения дозы облучения зазоры продолжают накапливаться и постепенно возвращаются в состояние, близкое к исходному, сопровождаясь локальным движением границ зерен".
"Что это значит, я думаю, вы все должны понимать".
Сказав это, Сюй Чуань перевел взгляд на все еще стоящего исследователя и с улыбкой посмотрел на него.
"Это означает, что этот противодействующий материал не только подвержен коррозии границ зерен при воздействии ядерного излучения, но и может восстанавливать границы зерен!"
Стоящий исследователь выпалил, не задумываясь, с выражением недоверия на лице.
Услышав эти слова, другие исследователи в конференц-зале, включая руководителя Хань Цзиня, выразили различные эмоции, такие как недоверие, замешательство и сомнение.
Ядерная радиация, может восстанавливать границы зерен материала?
Что за шутки?
Сильные ионизирующие свойства, присущие ядерному излучению, могут разрушить молекулярную и атомную структуру практически всех материалов, вызывая поры на границах зерен материала, потерю атомов и, как следствие, дефекты.
Даже контейнеры, изготовленные из таких металлов, как свинец, которые имеют высокую плотность и чрезвычайно стабильны, со временем будут постепенно проявлять различные проблемы при длительном воздействии ядерного излучения.
Это можно назвать правилом.
В противном случае человечество не столкнулось бы с отсутствием идеального решения для обращения с ядерными отходами.
Мощная разрушительная сила, присущая ядерному излучению, позволяет ему разрушать все материалы.
Однако теперь Сюй Чуань говорит им, что ядерное излучение обладает не только разрушительной силой, но и восстановительной.
Надо сказать, что это шокирующая новость, и на какое-то время все погрузились в удивление и замешательство.
Глядя на исследователей в конференц-зале, Сюй Чуань улыбнулся.
Но после многократной повторной проверки этого вывода и подтверждения того, что проблем нет, было окончательно установлено, что наноматериалы, изготовленные с помощью специальных средств, имеют больше преимуществ в противодействии ядерному излучению, чем обычные материалы.
И именно это неожиданное открытие в конечном итоге позволило ему усовершенствовать технологию "атомного цикла", разработать различные противодействующие материалы и найти технологию, которая может повторно использовать отработанные ядерные материалы.
Можно сказать, что накопление дислокационных повреждений в наноматериалах - нагрузка на межзеренные зазоры и эффект облучения границ зерен - является настоящим ядром технологии "механизма преобразования энергии β-излучения ядерной энергии в электрическую энергию". Первоначально он собирался позволить другим исследователям самим обнаружить это в процессе экспериментов с материалами, но не ожидал, что кто-то так проницательно заметит это сейчас.
Это вызвало у него большой интерес, и он запомнил имя исследователя, задавшего вопрос, планируя сосредоточиться на его развитии в дальнейшем.
Для этого исследователя это была возможность.
Возможно, среди этой группы из восьми человек были и другие, кто также заметил эту проблему.
Но во многих случаях за возможности нужно бороться самому.
Если держать вопрос в себе, это не принесет никакой пользы, кроме беспокойства.
Но иногда, подняв вопрос, можно не только получить ответ, но и заслужить признание.
Последний день сентября прошел в объяснениях Сюй Чуаня.
На Золотую неделю в октябре Сюй Чуань дал исследователям из группы разработки ядерной энергии выходной, с одной стороны, из-за Национального дня, когда обычно бывают выходные, а с другой стороны, чтобы дать им время переварить различные знания, которые он объяснял в предыдущие два дня.
Что касается его самого, то он вернулся в Цзиньлин.
Группа разработки ядерной энергии была на выходных, но лаборатория материалов "Чуаньхай" не отдыхала, а работала сверхурочно во время Золотой недели 11 октября.
Ничего не поделаешь, у него было мало времени.
Многопоточная работа обрекала его на нехватку времени для отдыха.
При наличии совершенной теории и Сюй Чуаня в качестве "пророка", разработка материала электролита литиевой батареи и искусственной пленки SEI вышла на правильный путь.
Сюй Чуань собрал информацию о работе, проделанной за эти дни, просмотрел ее, а затем присоединился к эксперименту.
Он присоединился к разработке искусственной пленки SEI.
По сравнению с электролитом, искусственная пленка SEI является ключевым моментом.
Она предназначена для решения самой большой и сложной проблемы "литиевых дендритов" в литиевых батареях.
В индустрии литиевых батарей литиевые дендриты являются самой большой проблемой, а также фундаментальной проблемой, влияющей на безопасность, стабильность и электромагнитную емкость литий-ионных батарей.
Это древовидный металлический литий, образующийся при восстановлении ионов лития во время зарядки литиевой батареи, и обычно появляется на отрицательном электроде батареи.
Рост литиевых дендритов может привести к нестабильности границы раздела электрода и электролита во время циклирования литий-ионной батареи, разрушая образующуюся твердую электролитную пленку (SEI). Они могут даже проткнуть диафрагму, вызывая внутреннее короткое замыкание литий-ионной батареи, что приводит к тепловому разгону батареи и вызывает возгорание и взрыв.
Кроме того, литиевые дендриты непрерывно потребляют электролит во время роста и вызывают необратимое осаждение металлического лития, образуя мертвый литий и приводя к низкой кулоновской эффективности.
В реальности это проявляется в том, что батарея со временем постепенно разряжается.
Это особенно заметно на мобильных телефонах.
Аккумулятор нового мобильного телефона может поддерживать работу в течение дня, но через год или два батарея сможет поддерживать работу только в течение половины дня или даже меньше.
Искусственная пленка SEI - один из способов решения проблемы литиевых дендритов.
Она может предотвратить скопление ионов лития на отрицательном электроде, не позволяя им образовывать литиевые дендриты, тем самым решая эту проблему.
Таким образом, материал отрицательного электрода литиевой батареи можно заменить на металлический литий с более высокой емкостью.
Не говоря уже о том, во сколько раз увеличится емкость литиевой батареи после решения проблемы литиевых дендритов, даже простое увеличение вдвое сведет весь мир с ума.
Если увеличить удельную энергию современных батарей вдвое, это будет означать удвоение времени автономной работы различных электроприборов без изменения формы, увеличения нагрузки и ущерба для комфорта.
Время работы мобильных телефонов и компьютеров в режиме ожидания увеличится вдвое, а запас хода электромобилей удвоится...
Такая заманчивая перспектива сведет с ума поставщиков мобильных телефонов и производителей электромобилей.
Что касается электролита, то Сюй Чуань оставил его для использования в литиевых батареях следующего поколения.
После решения проблемы литиевых дендритов, литий-ионные батареи, представленные в настоящее время на рынке, можно будет модернизировать до литий-металлических батарей, а после литий-металлических батарей появятся литий-серные батареи и литий-воздушные батареи с еще более высокой удельной энергией.
Постоянное обновление поколений позволит ему полностью контролировать огромный рынок литиевых батарей.
В Национальный праздник Сюй Чуань помогал Юй Чжэню, отвечающему за разработку материала искусственной пленки SEI в лаборатории "Чуаньхай", ускорить прогресс исследований, и каждый вечер работал до девяти-десяти часов.
Конечно, за сверхурочную работу полагалась сверхурочная оплата, он не был бессердечным капиталистом и не мог заставить работать сверхурочно бесплатно.
Помимо пятикратной оплаты сверхурочных (3+2), Сюй Чуань также обещал компенсационный отпуск.
Как только соответствующие проекты исследований и разработок будут завершены, соответствующие сотрудники смогут взять оплачиваемый отпуск, и сколько дней они работали сверхурочно, столько дней им и компенсируют.
С такими льготами исследователи лаборатории были полны энтузиазма, как будто им вкололи куриную кровь, и могли работать даже больше, чем Сюй Чуань.
Однако в таких условиях прогресс был довольно быстрым, как в разработке материала электролита, так и в разработке материала искусственной пленки SEI.
Имея подробную теоретическую базу, под руководством Сюй Чуаня, Научно-исследовательский институт материалов "Чуаньхай" уже произвел небольшую партию синтетических материалов, необходимых для первого поколения искусственной пленки SEI.
Поздно ночью в лаборатории Научно-исследовательского института материалов "Чуаньхай" Сюй Чуань, закончив последнюю работу, привел в порядок экспериментальное оборудование, снял маску и защитные очки и обратился к другим занятым в комнате людям:
"На сегодня работа закончена, все идите домой и отдыхайте пораньше, завтра мы официально приступим к синтезу искусственной пленки SEI."
Не успел он закончить фразу, как дверь лаборатории распахнулась, и кто-то поспешно вошел.
Сюй Чуань обернулся и посмотрел, и был немного удивлен вошедшим, это был Лю Гаоцзюнь, ректор Университета Наньда, и его научный руководитель Чэнь Чжэнпин.
Увидев Сюй Чуаня, их глаза загорелись, они быстро подошли и, задыхаясь, в унисон сказали: "Ты, парень, не спишь, почему не отвечаешь на звонки!"
Глядя на двух спешащих людей, Сюй Чуань с сомнением посмотрел на них и спросил: "Я тут провожу эксперимент, телефон в режиме блокировки, я не обращал внимания, что случилось? Что-то произошло?"
Услышав этот ответ, Чэнь Чжэнпин взволнованно сказал: "Ты знаешь, что получил награду! Звонок о награде поступил в школу!"
Сбоку Лю Гаоцзюнь быстро добавил: "Нобелевская премия!"