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第18章,简并态材料

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    “走吧,去材料研究院~”

    看到这里,秦毅知道,曲速引擎的理论研究没有任何的问题,接下来就是最关键的材料问题了。

    曲速引擎的三大难关,一个是理论研究,这个是最基础的东西,因为理论决定了方向和高度,科学越是往候发展,理论就越重要,没有理论的支撑,很多东西都是没有办法再继续研究下去。

    第二个便是能源问题,曲速引擎说简单它的原理其实也非常简单,无非就是利用强大的能量让空间产生共振,从而折叠空间,再然后利用强大的能量直接打开空间,形成空间虫洞,通过空间虫洞直接快速跨越遥远的距离。

    这到底需要多大的能量才能够让空间产生共振,产生折叠,打开空间虫洞,用脚趾头都知道,这其中需要的能量会是何等的庞大,没有强大的能量绝对是无法支撑起曲速引擎的。

    不过还好的是早就已经将可控核聚变技术研究出来,理论上来说可控核聚变产生的能量是仅次于反物质湮灭时产生的能量,这是恒星能量的源泉,足以满足曲速引擎的强大能量需求。

    第三个问题就是材料问题,二代反重力发动机对材料就已经极其的苛刻了,这曲速引擎需要的材料,它就绝对不是一般的材料,必须是理论上的简并态材料。

    简并态材料又叫简并态物质是一种高密度的物质状态,简并态物质的压力主要来源于泡利不相容原理,叫做简并压力。

    也就是这简并态材料,它是需要从原子角度去打造的一种材料。

    科学技术的发展,使得人们是有可能在原子尺度上人工合成材料,例如,原子团簇、团簇材料、线性链、多层异质结构、超薄膜等,这些材料的特征是维数低,对称性减小,几何特征显著。

    但也仅仅是有可能,真是实际操作起来的时候,很难真正意义上的说从原子的角度去打造自己所需要的材料,原子的单位实在是太小了,现在的科学技术顶多就只能做到纳米级别,而原子比纳米还要小的多。

    首先我们要先了解下他们的大小,纳米的英文为nanometer,缩写为nano,纳米是长度单位的一种,1纳米是1米的十亿分之一,记作nm。

    1纳米等于10个氢原子一个挨着一个排成一列的长度,因为每一种原子的直径大小都是不一样的,所以1纳米可能等于几十个其他元素原子的排列的长度。

    20纳米差不多相当于1根头发丝的三千分之一。

    而我们通常所说的纳米技术,是指在纳米尺度(100纳米到0.1纳米)的范围内研究物质所具有的特异现象和特异功能,通过直接操作和安排原子、分子来创造新物质材料的技术。

    而纳米技术的出现首先得益于能够放大千万倍的扫描隧道显微镜(stm)的发明,扫描隧道显微镜的发明使得科学家们能够在纳米角度去观察这微观的世界。

    从20世纪90年代初起,纳米科技就得到了迅猛的发展,像纳米电子学,纳米材料学,纳米机械学,纳米生物学等等新学科不断涌现,纳米科技是科学家们预言的未来改变人类历史的九大科学之一。

    而事实上,当今的科学家虽然能够通过stm技术去观察原子层面的信息,并且对原子排列结构进行一定的影响。

    比如1990年的4月,北美地区ibm的两位科学家在用stm观测金属镍表面的氙原子时,由探针和氙原子的运动受到启示,尝试用stm针尖移动吸附在金属镍上面的氙原子,将35个氙原子在镍的表面排列出5原子高度的“ibm”的结构。

    而华夏地区科学院的科学家们也利用纳米技术,在石墨的表面通过搬迁碳原子的绘制出世界上最小的华夏地区地图,只有不到10纳米的大小。

    而此后科学家们对于移动各种原子摆出各种图案乐此不彼,硅原子、硫原子、铁原子,一氧化碳分子、铁基分子……

    从这里我们就可以知道,科学家们目前能够实现的就是稍微的移动一些原子,在物体的表面摆出各种图案,并不能真正意义的上对原子结构进行立体的打造和构建,同时更没办法大规模的、快速的去在原子角度打造新材料。

    但是即便是这样,只能很简单的移动一些原子,在表面进行一些原子排列的构造,科学家们也制造出了如今各种纷繁复杂的纳米材料,比如在铜的表面对铜原子的结构进行人为的排列,也能让铜的强度增加5倍。

    我们都知道金刚石也就是钻石和石墨、焦炭,他们构成的原子其实都是一样的,那就是碳原子,但是这些材料的性质却相差的天差地远,单单就硬度而言,金刚石是自然界最硬的材料,而石墨和焦炭的硬度就非常低了。

    而造成这种差异的原因就是碳原子的结构,金刚石的原子结构每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键,构成正四面体。

    由于金刚石中的c-c键很强,所以金刚石硬度大,熔点极高;又因为所有的价电子都被限制在共价键区域,没有自由电子,所以金刚石不导电。

    在石墨结构中,同层的碳原子以sp2杂化形成共价键,每一个碳原子以三个共价键与另外三个原子相连。六个碳原子在同一个平面上形成了正六连连形的环,伸展成片层结构。

    这里c-c键的键长皆为142pm,这正好属于原子晶体的键长范围,因此对于同一层来说,它是原子晶体。

    在同一平面的碳原子还各剩下一个p轨道,它们相互重叠,电子比较自由,相当于金属中的自由电子,所以石墨能导热和导电,这正是金属晶体特征。

    简单通俗易懂的来说就是金刚石的碳原子结构是立体的,所有的碳原子互相直接构成正四面体,是立体形式的结构。

    石墨的结构是碳原子在同一平面上形成正六边形的环,形成片层的结构,也就是一层层的碳原子,但层与层之间的碳原子之间是没有连接的,这是平面式的结构。

    一个立体正四面体结构,一个平面正六边形结构,造成了金刚石和石墨两者之间的材料性质天差地远,其价值也是云泥之别。

    金刚石的售价是按克拉来计算,石墨的价格是按吨来计算,价值相差何止亿万倍!

    想要研究出用于曲速引擎使用的材料,就是要从原子立体的角度去构建材料,化腐朽为神奇,比如将铁的原子角度也像金刚石一样,变成正四面体的立体结构,那么会得出什么样的材料?

    这一项科学技术也是目前星汉材料科学家们最热衷于研究的技术,各种各样强大的新材料也是层出不穷,只是至今科学家们也仅仅只是能够在表明移动少数一些原子形成一个平面上的原子层,没有办法真正进行立体上的原子构造。

    现在前面两个条件都已经成熟,距离曲速引擎走向现实,就差最后一步,那就是研究出能够支持起曲速引擎的强大简并态材料。

    一旦简并态材料能够研究出来,将曲速引擎制造出来,那宇宙星空虽然光芒浩瀚,它也不能再阻挡炎黄子孙前进的脚步。

    很快,在刘培强的陪同下,秦毅就来到了星汉国家材料科学研究院,找到了研究院的负责人任青,任青是星河科技集团时代的老人了,也最早加入星河科技集团的材料科学家。

    此时的任青和秦毅一样,都已经是70多岁的人了,不过和以前一样,岁月没有在她的身上留上任何的痕迹,她依然非常的漂亮、美丽。

    这一切自然是因为基因优化液的作用,她注射基因优化液的时间比较早,效果自然是非常好,70多岁看起来就和20多岁一样。

    但是到了她这个年纪的科学家,如果按照地球上的标准来说,正是科学家一生中最巅峰的时刻。

    没有基因优化液的话,一个人的平均寿命是80岁左右,前面的30年基本上都是在学习的阶段,接着还要花十多年的时候在科学的道路上进行摸索、积累,到40多岁接近50岁左右的年龄才是最巅峰的阶段。

    有经验、有积累、有基础,人的精力也还能非常充沛,大脑思维敏捷活跃,身体好,能够长期作战,而一旦过了这个年龄阶段,不管是身体也好、大脑也好,都会出现大幅度的滑坡,那个时候科学家的价值就大大的缩水了。

    注射了基因优化液,基因得到了优化,不仅仅寿命变的更加漫长,更重要的还是能够开发大脑、强壮身体,拥有一个强大的身体和聪慧的大脑。

    拥有漫长的寿命,身体又非常的健康,这意味着激射了基因优化液之后,他们的黄金期可能是几百年、几千年,甚至还可以更久。

    这对于推动科学技术的发展是有着非常重要的意义,大家想一想,如果像爱因斯坦这样的优秀科学家能够活个几百岁、几千岁,那人类的科技水平会上升到什么程度呢,谁都不好说。

    但是有一点是可以确定的,人均寿命的大幅度提升,对于推动科技和文明的进步是有着非凡的意义。

    在地球上,越是发达的国家和地区,人均寿命就越长,反之也是一样,因为知识的积累和传承,它是需要一个时间和过程的,科技越往上发展,它的广度和深度就越大,需要学习的就越多,而寿命将会成为一个最为重要的制约因素。
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