Глава 488. Надежда на миниатюрный управляемый ядерный синтез и аэрокосмический двигатель •
Десять дней - это не так уж много, но для Сюй Чуаня этого было достаточно, чтобы решить проблемы HiSilicon и Huaxin.
Первоначально он думал, что на это может уйти месяц или два, но, поняв архитектуру нейронной сети и лежащую в ее основе математическую логику и основы моделирования, он обнаружил, что эта вещь почти полностью построена на математической основе.
Хотя в ней и были примешаны некоторые вещи, связанные с проектированием чипов, ему было нетрудно понять эти вещи.
Дни шли один за другим, и в первую неделю после Праздника фонарей из Научно-исследовательского института материалов Чуаньхай пришли хорошие новости.
Благодаря сверхурочной работе сотрудников лаборатории вычислительного моделирования института была создана математическая модель механизма сильного диамагнетизма материала KL-66.
Получив эту новость, глаза Сюй Чуаня просветлели.
Сверхпроводящие материалы с сильным критическим магнитным полем являются одним из основных элементов миниатюрного управляемого ядерного синтеза и аэрокосмических двигательных систем.
Только когда критическое магнитное поле выходит за пределы первоначальной области, можно обеспечить более сильное ограничивающее магнитное поле и ускоряющее магнитное поле.
А математическая модель механизма сильного диамагнетизма материала KL-66, несомненно, является самым важным началом.
После организации экспериментальных испытаний Сюй Чуань также с радостью ускорил решение математических задач.
После решения проблем HiSilicon и Huaxin, следующей была его собственная.
Развитие аэрокосмической отрасли - это первый шаг к выходу в космос и далекий глубокий космос.
Проведя две ночи без сна и ускорив решение проблем HiSilicon и Huaxin, Сюй Чуань передал ответы и методы Мао Шуню и быстро отправился в Научно-исследовательский институт материалов Чуаньхай.
Прорыв в области чипов - это не его заслуга.
Использование математических способностей для помощи HiSilicon и Huaxin в решении проблем - это всего лишь вишенка на торте.
Однако Сюй Чуань все еще был очень рад этому.
В конце концов, технологический прорыв не может зависеть от одного человека.
Это реальность, а не роман, и он не может в одиночку управлять развитием всех областей.
Если только, как в романе, ему не дадут универсальную систему и тысячу лет жизни, возможно, у него будет шанс прикоснуться и познакомиться с каждой областью.
Как и развитие чипов, это вполне можно назвать областью, не менее сложной, чем технология управляемого ядерного синтеза.
От проектирования, производства, упаковки и тестирования - каждое звено порождает множество ответвлений.
Не говоря уже о других, только в производственном звене одного литографического станка достаточно, чтобы заблокировать подавляющее большинство стран.
Не смотрите на то, что ASML может производить самые передовые в мире литографические машины EUV, но это не результат одной страны - Ветряной мельницы.
Эта жемчужина промышленной короны - результат совместных усилий более чем дюжины западных стран и десятков ведущих компаний.
Для Китая естественно, что трудно в одиночку стремиться превзойти достижения более чем дюжины стран.
Поэтому в отношении развития науки и техники Сюй Чуань, естественно, надеется, что чем больше людей войдет в эту область, тем лучше.
Прибыв в Научно-исследовательский институт материалов Чуаньхай, Сюй Чуань позвонил Фань Пэнъюэ, и этот большой мастер-медведь быстро спустился.
"Как обстоят дела?"
Увидев старшего брата-мастера в знакомом белом халате, Сюй Чуань не стал тратить время на пустые разговоры и прямо спросил.
Фань Пэнъюэ кратко доложил: "Модель уже построена, и механизм высокотемпературного медно-углеродно-серебряного композитного сверхпроводящего материала также был введен, и в настоящее время проводятся имитационные эксперименты, чтобы посмотреть, можно ли использовать модель, чтобы найти способ повысить критическое магнитное поле сверхпроводящего материала".
"Сначала отведите меня посмотреть".
Сюй Чуань кивнул, ничего не сказал и последовал за ним в лабораторию.
Повышение критического магнитного поля сверхпроводящих материалов - не такое уж простое дело. С 1911 года, когда Камерлинг-Оннес обнаружил явление нулевого сопротивления у ртути в экстремально низкотемпературной среде 4,2 К.
Явление сверхпроводимости привлекло широкое внимание физиков и материаловедов, и большое количество исследователей включилось в исследовательский бум по разработке новых материалов с высокой токонесущей способностью и раскрытию механизма передачи сверхпроводящего тока.
Но до сих пор сверхпроводящие материалы не получили большого прорыва.
Если бы он не принес высокотемпературный медно-углеродно-серебряный композитный сверхпроводящий материал, то и сегодня научное сообщество все еще сталкивалось бы с проблемой крупномасштабного применения высокотемпературных сверхпроводящих материалов.
Что касается того, как улучшить три критические характеристики сверхпроводящих материалов, то есть сверхпроводящие свойства, то это все еще остается передовым открытием в научных исследованиях.
Хотя исследователи уже могут повысить критическую напряженность магнитного поля некоторых сверхпроводников, контролируя микроструктуру сверхпроводника, добавляя легирующие элементы и накладывая напряженность магнитного поля.
Но для повышения критического магнитного поля самого сверхпроводника это все еще остается огромной проблемой.
Поэтому, даже если теоретическая работа уже проделана, Сюй Чуань не осмеливается сказать, что он на 100% сможет создать сверхпроводящий материал с высокой напряженностью критического магнитного поля.
В лаборатории вычислительная модель, несущая механизм сильного диамагнетизма материала KL-66, работает на суперкомпьютере Нанкинского университета.
С помощью базовой математической архитектуры суперкомпьютер моделирует инверсию симметрии электронов в состоянии фермиевской дуги.
Используя этот метод, атомы Cu в высокотемпературном медно-углеродно-серебряном композитном сверхпроводящем материале вводятся в положение атомов C, образуя деформацию напряжения, которая, в свою очередь, создает нетривиальные квантовые явления, способствующие возникновению магнитной ловушки.
Теоретически, применение этого метода для повышения критического магнитного поля высокотемпературного медно-углеродно-серебряного композитного материала не является проблемой.
Но на самом деле, для сверхпроводящих материалов любое небольшое изменение приведет к цепной реакции.
Поэтому при повышении критического магнитного поля неизбежно произойдут цепные изменения других свойств, такие как верхний предел критической силы тока, снижение критической температуры и так далее.
Конечно, возможно и повышение.
В конце концов, пока не выйдут результаты эксперимента, никто не может сказать, как в итоге изменится этот материал.
Но, по мнению Сюй Чуаня, вероятность того, что другие сверхпроводящие свойства снизятся в сторону низких характеристик, намного выше, чем повышение.
Но пока снижение производительности находится в приемлемом диапазоне, этого достаточно.
В лаборатории Сюй Чуань некоторое время наблюдал за журналом реального времени, который выводился при работе вычислительной модели, затем посмотрел на Фань Пэнъюэ и спросил: "Кстати, как насчет суперкомпьютера, который вы готовили в конце прошлого года?"
Фань Пэнъюэ: "Уже организовали людей для решения этого вопроса, первоначально планировали найти IBM для создания специализированного суперкомпьютера для области вычислительных материалов, ведь IBM в этом деле очень сильна".
"Но после обсуждения и общения, из-за соображений безопасности и конфиденциальности, мы снова связались с отечественной компанией Huake Shuguang, и сейчас ведем переговоры с Huake о создании на заказ".
"В настоящее время ожидаемый бюджет составляет около 1 миллиарда".
Услышав это, Сюй Чуань слегка нахмурился: "1 миллиард? Почему так мало?"
Возьмем, к примеру, суперкомпьютерный центр "Тяньхэ-2", построенный десять лет назад в Янчэне, его стоимость достигла 2,5 миллиардов. Хотя частные компании, строящие суперкомпьютеры, не стремятся превзойти национальные суперкомпьютерные центры по производительности, но 1 миллиард юаней, честно говоря, по его мнению, действительно недостаточно.
Фань Пэнъюэ с улыбкой сказал: "Общая стоимость составляет не 1 миллиард, общая стоимость суперкомпьютера, заказанного у Huake, составляет около 3,5 миллиардов, что примерно в три с половиной раза больше бюджета в 1 миллиард".
"Но наш Научно-исследовательский институт материалов Чуаньхай является ключевым научно-техническим инновационным предприятием, поддерживаемым государством, и не только имеет льготы в налоговой политике и т.д., но и имеет различные субсидии и поддержку при строительстве такого крупного научно-исследовательского оборудования".
"Не только прямые субсидии на научные исследования, но и субсидии, такие как снижение цен при покупке и строительстве такого оборудования".
"Поэтому, если все сложить, нам нужно заплатить менее трети средств на строительство суперкомпьютерного центра, остальное субсидируется государством или берет на себя Huake".
Сюй Чуань немного подумал и, наконец, вспомнил, что после завершения проекта по ядерным отходам начальство дало ему заявку, в которой недавно построенный Научно-исследовательский институт материалов Чуаньхай был включен в какую-то политику.
Тогда он не придал этому особого значения, и только сегодня обнаружил, что эта штука на самом деле субсидируется так преувеличенно?
Вычислительная модель, несущая механизм сильного диамагнетизма материала KL-66, работала на суперкомпьютере Нанкинского университета уже четыре дня, Сюй Чуань подождал в институте еще два дня, и только тогда вышли результаты имитационного теста.
Получив данные, переданные с суперкомпьютера Нанкинского университета, Фань Пэнъюэ сразу же пришел к нему.
Сюй Чуань: "Каков результат?"
Фань Пэнъюэ с волнением на лице быстро сказал: "Судя по результатам моделирования, теоретически это успех! Критическое магнитное поле значительно увеличилось!"
Сюй Чуань глубоко вздохнул, не стал продолжать расспросы и быстро направился в комнату с принтером.
Принтер гудел.
Вскоре Сюй Чуань получил то, что хотел, результаты имитационного теста введения механизма сильного диамагнетизма в высокотемпературный медно-углеродно-серебряный композитный сверхпроводящий материал.
Взяв материалы, Сюй Чуань не вернулся в свой кабинет, а прямо в лаборатории начал их просматривать.
Одна за другой диаграммы данных и таблицы постоянно отражались в его зрачках.
"Пересекающий уровень Ферми Cu далеко заполнен в плоскую зону, теоретически это должно быть образовано гибридизацией орбитали Cu с 2D-орбиталью C".
"А на дне зоны проводимости и на вершине валентной зоны, после имитации введения дырок, атомы Cu имеют спиновую полярность, судя по результатам, этот новый материал уже стал биполярным магнитным полупроводником при комнатной температуре, что немного интересно".
Потирая подбородок, Сюй Чуань просматривал материалы в руке.
К его удивлению, судя по результатам моделирования, после регулировки специальными нанометодами и введения дополнительных атомов Cu, занимающих орбитали, образованные эффектом исходных дырок, свойства медно-углеродно-серебряного композитного материала неожиданно изменились, превратившись из исходного керамикоподобного материала в полупроводникоподобный материал.
Это было то, чего он не ожидал.
Хотя многие керамические материалы сами по себе являются полупроводниками, но это свойство, проявившееся в высокотемпературном медно-углеродно-серебряном композитном материале, который он сам разработал, действительно его удивило.
В конце концов, после того, как он разработал этот материал в прошлой жизни, он, должно быть, много раз тестировал, проверял и возился с ним, но не обнаружил, что у него есть такое свойство.
Можно только сказать, что неизвестно, повлияет ли это дополнительное изменение на исходные сверхпроводящие свойства.
Что касается влияния, то оно, безусловно, есть.
В конце концов, свойства материала уже изменились.
Но в целом, эта измененная область в основном является несверхпроводящей частью, и не должна привести к тому, что он напрямую выпадет из области сверхпроводящих материалов.
В конце концов, синтезировать абсолютно чистый сверхпроводник чрезвычайно сложно, и он будет содержать другие фазы, кроме требуемой сверхпроводящей фазы.
Например, в оксидно-медной основе иттрий-барий-медь-кислород сверхпроводящей является в основном фаза иттрий-барий-медь-кислород 123, но есть и несверхпроводящая фаза 211, в BSCCO сверхпроводящими являются фазы 2223 и 2212, и критическая температура этих двух фаз различна.
И высокотемпературный медно-углеродно-серебряный композитный сверхпроводящий материал также, его основным сверхпроводником является композитная структура на основе меди, углерода и серебра, это его сверхпроводящая фаза, а за пределами сверхпроводящей фазы существуют различные другие композитные структуры, образованные медно-углеродно-серебряным материалом.
И эти композитные структуры не являются сверхпроводящими, и именно эти несверхпроводящие фазы изменяются с помощью модели.
Использование генерации магнитной ловушки в сочетании с исходной сверхпроводящей фазой для дальнейшего повышения критического магнитного поля - это академический язык.
Проще говоря, это дальнейшее легирование композитного материала композитным материалом для дальнейшего повышения его характеристик.
Грубо говоря, но верно, использование характеристик атомов Cu для формирования магнитной ловушки на несверхпроводящей фазе - это то, что делается.
Размышляя, Сюй Чуань продолжал просматривать результаты имитационного эксперимента в руке.
После завершения оптимизации материала, с помощью расчетов по первому принципу и модели расчета материалов, суперкомпьютерный центр Нанкинского университета рассчитал сверхпроводящие свойства оптимизированного сверхпроводника.
В таблице были перечислены различные данные.
Твердость, ударная вязкость, чистота фазы, соотношение фаз, твердость, пластичность и другие обычные свойства первыми бросились ему в глаза.
Сюй Чуань лишь бегло взглянул на эти общие свойства материала, и его взгляд остановился на сверхпроводящих свойствах, расположенных ниже.
【Имитация критической температуры (Tc): 121,6-134,3 К】
【Имитация критического магнитного поля (Hc): при 152 К, Hc может достигать 37,4 Т-42,7 Т, при 77 К, Hc может достигать максимального значения 47,268 Т.】
【Имитация критического тока (Ic): при 40 Т расчетное значение может достигать 5100 А/мм2.】
【Критическая плотность тока (Jc):】
【Теплопроводность: 591,3 Вт/м·К】
Три основных критических данных появились в глазах Сюй Чуаня.
Критическая температура действительно снизилась, с исходных 152 К до имитированных 121,6 К, но это влияние невелико, и все еще находится в диапазоне охлаждения жидким азотом.
Ключевым моментом являются имитационные данные критического магнитного поля, которое увеличилось с исходных 20 Т до 37 Т, а максимальное значение достигло 47 Т, что почти в два с лишним раза больше.
"Красиво! Критическое магнитное поле 40 Т, этой силы абсолютно достаточно!"
Глядя на лист бумаги формата А4, все еще источающий остаточное тепло и запах чернил, зрачки Сюй Чуаня наполнились радостью и волнением.
Огромное увеличение критического магнитного поля, несомненно, подтвердило его предыдущие теоретические расчеты.
Если в последующих реальных экспериментах удастся воспроизвести эти сверхпроводящие данные, то, несомненно, появится надежда на миниатюрный управляемый ядерный синтез и аэрокосмический двигатель!
Критическое магнитное поле 40 Т, с помощью метода наложения магнитного поля можно легко достичь 60 Т и выше.
И такая напряженность магнитного поля, будь то для удержания высокотемпературной плазмы или для создания ускоряющего магнитного поля, может получить огромное улучшение по сравнению с существующей основой.
Сделаю пиар
Автор из девятой группы, лучший автор фанфиков по Наруто (кхм, он сам себя называет самым никчемным и бесполезным автором девятой группы, выкладывающим душу! На самом деле, это великий Вань Цзюнь!)