Глава 349. Способ повышения вязкости высокотемпературного медно-углеродно-серебряного композитного материала •
Цинь Аньго ушёл с ответом, академик Чжан Пинсян остался, чтобы участвовать в работе по оптимизации высокотемпературного медно-углеродно-серебряного композитного сверхпроводящего материала в Институте материалов Чуаньхай.
Присоединение такого крупного учёного, как академик, да ещё и основоположника в области сверхпроводящих материалов, значительно оживило институт.
Некоторые исследователи, которые были посмелее и имели больше амбиций в академической сфере, узнав о статусе этого большого учёного, начали подходить к нему и задавать вопросы.
Что касается Чжан Пинсяна, то он не отказывался отвечать на любые вопросы, связанные со сверхпроводящими материалами. Это настоящий учёный, увлечённый областью сверхпроводящих материалов, с сердцем, которое всегда стремится к вершинам.
Конечно, в обычных обстоятельствах, когда исследователи лаборатории обращались к Сюй Чуаню с вопросами, Сюй Чуань тоже не отказывал.
Но большую часть времени его не было в лаборатории.
Как и говорил Фань Пэнъюэ, он был просто "белоручкой", когда вспоминал или когда ему было нужно, он приходил и осчастливливал своим присутствием, а потом уходил.
Поэтому исследователи лаборатории, желая обратиться к Сюй Чуаню с вопросами, большую часть времени не могли его найти.
Теперь появился новый большой учёный, и если не воспользоваться этой возможностью, то потом можно горько пожалеть.
Академик Чжан Пинсян сам попросил остаться, чтобы исследовать оптимизацию медно-углеродно-серебряного композитного материала, хотя он и просил Сюй Чуаня относиться к нему как к обычному исследователю лаборатории, но Сюй Чуань не мог так поступить.
Командировочные расходы большого учёного уровня академика уже невозможно было измерить деньгами.
К счастью, у Фань Пэнъюэ был большой опыт в решении таких вопросов, во время своей докторской диссертации он работал с Чэнь Чжэнпином, и такие вопросы в основном решал он.
Что касается Сюй Чуаня, то он не занимался этим.
После прихода академика Чжан Пинсяна он практически поселился в институте, они вдвоём в лаборатории постоянно обменивались идеями и мнениями, чтобы найти путь оптимизации физических свойств высокотемпературного медно-углеродно-серебряного композитного сверхпроводящего материала.
"Как насчёт добавления оксида циркония с помощью нанотехнологий? Сам по себе оксид циркония при сверхнизких температурах является сверхпроводящим материалом, его принцип сверхпроводимости основан на скручивании кристаллической структуры, теоретически он должен хорошо подходить для вашего медно-углеродно-серебряного материала".
В лаборатории академик Чжан Пинсян, посмотрев на данные на экране компьютера, немного подумал и сказал.
Сюй Чуань подумал и сказал: "Можно попробовать, но я думаю, что надежды невелики. К сожалению, данные о механизме оксида циркония не были введены в модель материала, поэтому невозможно провести моделирование с помощью модели".
В последние дни он обсуждал с Чжан Пинсяном, как изменить хрупкость медно-углеродно-серебряного композитного материала.
По сравнению с металлами, хрупкость и трудность деформации являются одной из главных особенностей керамики. Чтобы уменьшить хрупкость керамики и повысить её вязкость, обычно используют уменьшение размера зёрен, делая их субмикронными или нанометровыми, чтобы повысить пластичность и вязкость.
Или используют эффективные методы, такие как упрочнение добавлением оксида циркония, упрочнение фазовым переходом, упрочнение волокнами или усиление за счёт роста частиц in situ.
Но эти методы работают на других керамических материалах, а на сверхпроводящих материалах они вряд ли сработают.
Потому что механизм сверхпроводимости высокотемпературных сверхпроводящих материалов сам по себе основан на сильном корреляционном эффекте между электронами. Если добавить другие материалы или изменить размер и структуру зёрен, это может напрямую привести к потере или снижению сверхпроводимости.
Если снижение невелико, то это ещё можно принять. Но, судя по его текущим данным, степень этого снижения, вероятно, будет довольно высокой.
Услышав это, Чжан Пинсян с интересом спросил: "Если вам действительно удастся усовершенствовать эту модель, то она, вероятно, сможет полностью изменить способ исследования материалов, но сделать это будет очень сложно".
"И по мере добавления всё большего количества данных о механизмах материалов, объём модели будет становиться всё больше и больше, существующие суперкомпьютеры, вероятно, скоро не смогут справиться с этой моделью, возможно, квантовый компьютер - это её будущее".
В эти дни в Институте материалов Чуаньхай он не только много общался с этим человеком о знаниях в области сверхпроводящих материалов, но и увидел настоящее "оружие массового поражения".
Хотя роль, которую может сыграть эта модель, всё ещё крайне ограничена, она уже открыла совершенно новый путь в области исследования материалов.
В прошлом при исследовании нового материала обычно полагались на опыт.
Хотя компьютерное моделирование также может играть определённую вспомогательную роль в этом процессе, например, использование компьютерного моделирования для прогнозирования и анализа свойств и поведения материалов.
Этот этап включает в себя теоретические расчёты, моделирование молекулярной динамики и анализ методом конечных элементов и так далее. Но на самом деле, результаты моделирования не очень точны, и роль, которую они играют во всём процессе исследования материалов, довольно ограничена.
А модель в Институте материалов Чуаньхай отличается, она основана на механизме материала и делает выводы из первоисточника, она может напрямую моделировать весь процесс синтеза с помощью компьютера и модели.
Честно говоря, все, кто занимается материалами, думали о том, чтобы сделать что-то подобное, но никому это не удавалось.
Только этот человек обладает такими способностями и таким складом ума.
Сюй Чуань с улыбкой сказал: "Об этом будем беспокоиться позже, по крайней мере, сейчас она может оказать нам большую помощь".
Помолчав, он продолжил: "Что касается добавления оксида циркония, то можно поручить исследователям провести эксперимент и посмотреть, каков будет эффект". Чжан Пинсян сказал: "Этот эксперимент я проведу сам, честно говоря, я возлагаю на него большие надежды".
В эти дни он много общался с этим молодым учёным, и, увидев его обширные знания в области материаловедения, он почувствовал желание посоревноваться.
Ведь на его уровне можно сказать, что он стоит на вершине пирамиды в области сверхпроводящих материалов.
Как говорится, в литературе нет первого, а в боевых искусствах нет второго, и он тоже хотел попробовать, кто сильнее: он, погружённый в область сверхпроводящих материалов на протяжении десятилетий, или этот молодой человек, побивший рекорд высокотемпературных сверхпроводящих материалов.
Услышав это, Сюй Чуань улыбнулся, не придав этому особого значения. Для учёного вполне нормально иметь неуступчивое сердце.
"Всё равно, будем действовать постепенно, не торопясь, сохранить сверхпроводящие свойства и при этом изменить часть его физических свойств - это не менее сложно, чем разработать новый высокотемпературный сверхпроводящий материал".
Чжан Пинсян кивнул: "Ничего, я приехал сюда, чтобы добиться прорыва в области высокотемпературных сверхпроводящих материалов, пока есть надежда, можно пробовать".
Подумав, он спросил: "Если добавление оксида циркония не сработает, есть ли у тебя другие идеи?"
Услышав это, Сюй Чуань задумался и сказал: "Если говорить об идеях, то мы всё это время работали над этим, невозможно, чтобы их не было. По сравнению с добавлением, я, возможно, больше склоняюсь к покрытию".
Чжан Пинсян подумал и слегка нахмурился: "В процессе обычного ионного осаждения твёрдых покрытий часто возникает явление каплеобразования, эти капли существуют в покрытии в виде металлической фазы и играют определённую роль в высвобождении внутреннего напряжения покрытия и улучшении вязкости".
"Но размер металлической фазы капель довольно велик (порядка микрометров) и распределён случайным образом (неравномерно), что не только снижает твёрдость покрытия, но и значительно ухудшает коррозионную стойкость и стойкость к окислению, поэтому это не является эффективным методом повышения вязкости твёрдых и сверхтвёрдых покрытий".
"Если вы хотите повысить вязкость высокотемпературного медно-углеродно-серебряного композитного материала с помощью покрытия, то это, вероятно, будет трудно сделать. Более того, это может в определённой степени разрушить поверхностную кристаллическую структуру, что приведёт к потере сверхпроводимости".
"Но раз уж ты предложил эту идею, то наверняка есть другой способ, какой?"
Сюй Чуань улыбнулся: "Верно, ни традиционные методы нанесения покрытия, ни ионное распыление, вероятно, не смогут решить проблему вязкости высокотемпературного медно-углеродно-серебряного композитного материала. И даже могут привести к проблеме добавления из-за покрытия".
"Но мы можем изменить подход, раз капли создают металлическую фазу, то давайте сделаем так, чтобы они не создавались".
"И в традиционных методах повышения вязкости керамических материалов есть такой способ".
Услышав это, Чжан Пинсян выпалил: "Упрочнение усами (волокнами)!"
Сюй Чуань с улыбкой кивнул и продолжил: "Верно, механизм упрочнения усами (волокнами) заключается в основном в том, что при выдёргивании и разрушении усов или волокон расходуется определённая энергия, что способствует предотвращению распространения трещин и повышению вязкости разрушения материала".
"И соединение упрочняющего материала с исходной матрицей - это не простое смешивание, это органический комплекс, который органически соединяется через очень тонкую границу раздела, а затем улучшается прочность соединения границы раздела с матрицей".
"Таким образом, это должно решить проблему разрушения кристаллической структуры исходного материала, вызванную каплями металлической фазы и добавлением, к тому же, благодаря своей природе, похожей на композитную плёнку, это не окажет большого влияния на передачу электронов самим сверхпроводящим материалом".
"Просто, найти подходящий упрочняющий материал, боюсь..."
Чжан Пинсян подхватил разговор и продолжил: "Боюсь, будет очень сложно. При использовании упрочнения усами (волокнами) модуль упругости материала, выполняющего функцию усиления, должен быть выше, чем у исходной матрицы; и упрочняющий материал должен быть совместим с матрицей".
"Первое условие ещё ладно, материалов с модулем упругости выше, чем у керамических материалов, много; но второе условие более хлопотное, потому что из-за особенностей сверхпроводящих материалов, если они будут совместимы, это может привести к нарушению сверхпроводящей щели".
Сюй Чуань улыбнулся: "Можно обработать только одну сторону, сохранив целостность другой".
Чжан Пинсян подумал и сказал: "Действительно, можно, просто эффект от односторонней обработки может быть не таким хорошим. Но для высокотемпературного медно-углеродно-серебряного композитного сверхпроводящего материала достаточно, если удастся повысить коэффициент на определённую величину".
"Этот способ действительно может сработать, просто нужно хорошенько подумать, какой материал использовать в качестве упрочняющего материала для усов (волокон)".
Погладив щетину на подбородке, этот академик Чжан погрузился в раздумья, через некоторое время он внезапно пришёл в себя и посмотрел на Сюй Чуаня: "Раз уж ты предложил этот способ, то наверняка думал о том, какой материал использовать в качестве упрочняющего материала, верно?"
Сюй Чуань с улыбкой кивнул: "Действительно, думал об этом".
"Какой материал?" - быстро спросил Чжан Пинсян.
"Графен!"