第81章 超导石墨烯导线
“唉!”
看着屏幕上那璀璨的光带熄灭,仿星器开始逐渐停止运转,实验室内所有人都不由叹了口气,眼中有些失望。
95秒,离第一次根据等离子体湍流模型进行调整优化制定的百秒目标只差5秒。
“大家加快数据收集整理,另外检查设备状况。”
明日仿星器停止,张晴第一时间站起来吩咐道:“时间95秒,没有达到一开始的期望值,但试验也很成功。
等设备检查没问题我们再启动试验,获取当前的数据进行下一次调整,下一次调整过后约束时间突破5分钟没问题!”
在张晴的声音下,整个实验室所有研究员按照各自的分组快速动了起来。
“陆陆。”吩咐完成,张晴犹豫了下,走到向陆毅身边。
“怎么了?”陆毅有些奇怪的询问。
“我想停止氘氚聚变实验,该用氢,等控制方案更优化了,等离子约束更优化了再进行实际聚变试验。”
张晴对陆毅说出自己想法,这段时间实验室的开销她大概看了下,不算人员工资和电力损耗,单仿星器组件的损坏更换、氚元素的采购……
单这三项加起来,费用支出超过了600万美元,这钱花的太恐怖了。
联想到其他研究所现阶段研究都是使用氢,氚很少乃至不使用,所以张晴这才有了这个想法。
氢的聚变温度,如果没有太阳核心内部的恐怖压力,想要发生聚变至少需要10亿摄氏度以上,这一个温度是人类所有可控核聚变装置都无法达到的温度。
所以使用氢做试验,那仿星器就不会发生核聚变反应,这样除了有等离子穿透磁场照射内壁外,并不会产生中子辐射。
没有了中子辐射,内壁材料的耗损速度将下降近十倍,另外价格惊人的氚元素也能省下来。
按照张晴的计算,如果使用氢做实验,实验成本至少能下降10倍到12倍。
“可以,我让徐莹暂时不用跟核工业集团采购氚了,不过其他需要花钱的不该省就别省。”
陆毅看出张晴想要省钱的心思,笑了笑算是同意这个提议。
或许十几天花掉了600万美元张晴觉得很恐怖,但楼上负三层还有个可能要花百亿人民币的方案,这样一比较600万美元真心没多大感觉。
氢做实验的缺点,那就是只能研究等离子体的约束,其他偏滤器和内壁材料的耐中子辐照,能量转换,氚滞留,氚的增殖循环等都暂时无法收集数据进行研究。
按照陆毅的想法,现在实验室人员足够也不差经费,直接上同位素氚先完成数据收集,更高的成本带来以后更快的进度完全是可以接受。
不过张晴觉得花钱太厉害想要用氢研究一段时间,等等离子体约束方案更完美了再用氚,那也没问题。
科研过程中灵感很重要,他可不想因为钱影响张晴的状态,让她启动一次试验都犹犹豫豫。
同意了张晴的意见,陆毅跟她聊了几句收了一波满意指数,又接着问道:“现在明日仿星器的温度峰值是多少?能不能达到氦3聚变的需求?”
现在DT聚变释放的主要能量载体是中子流,高辐射和烧开水的应用前景,还有一系列氚滞问题,做陆基发电站和大型核动力设备可以,小型化和移动化还是不行。
另外氦3聚变产生的中子很少,这对偏滤器的压力和需求也能大幅度降低,这可是当前陆毅这边的技术短板。
“峰值能达到亿摄氏度,只不过这个温度对磁场约束压力比较大,还不稳定。”
张晴摇摇头说道:“稳定的最高温度在亿摄氏度左右,这个温度还达不到氦3聚变的需求。”
核聚变有两个要素,温度和压力,太阳中心温度只有数千万摄氏度,但自身重力带来的恐怖压力配合这个温度能让氢元素一直聚变到铁。
可控核聚变温度无法拥有这个压力,那就只能用温度弥补。
亿摄氏度,弥补了压力问题后就只能玩玩氚氘聚变、氦3和氘或者纯氦3聚变暂时还达不到需求。
“我知道了。”
陆毅心中有数,说道:“你和小梦先去忙,我上材料实验室那边看一下,刚才胡哥那边发信息来说有收获了。”
“嗯。”
张晴点点头,转身走向控制台和林梦一起分析刚才的试验数据,并宣布下一次试验使用氢元素进行。
从仿星器区域的负五层上到负三层材料实验室,站在门口等待一秒验证权限,陆毅走了进去。
“胡哥,怎么样?”
走进材料实验室,操作台上,一根头发丝大小的细线吸引了陆毅的注意。
“老板,性能很好!”
看到陆毅过来,胡枫拿了一份刚刚出炉的检测报告,激动地道:“超导临界温度101K,超导临界电流是氧化铜超导材料的倍,临界磁场强度是氧化铜的倍,实际导热性能是纯铜的倍!”
“导热性能是纯铜的倍?”
陆毅惊讶了下,但随即又恍然,在工业领域,石墨烯本来就经常做为一种昂贵高效的导热剂使用。
导热性能好,意味做冷却使用的液氦系统能大幅度缩小空间,这样仿星器外磁场线圈能更加密集,产生的磁场强度更高。
临界电流和临界磁场参数越好,那意味可以通过更强大的电流,单位空间产生更强大的磁场,这对磁约束的稳定有很大的作用。
陆毅来到隧道扫描显微镜上,看着上面显示的超导石墨烯导线的原子分布结构。
大量的碳原子以六边形的形状,排列形成一张张六格花纹的网,这网的整体形状如菱形,菱角却又带有弧度。
网与网之间纵向错位°的堆叠,沿着垂直方向拉出一条长长的圆柱,整齐的如同一件艺术品。
“胡哥,怎么看这中间没有碳纳米管去掉的圆孔,你们这是改良了实验思路?”
陆毅看了一会儿,指着模拟图像上中间不见圆孔的石墨烯带,有些好奇的询问。
按照开始的实验思路,需要在超导石墨烯生成后,再去掉中间的碳纳米管,这样必定会在中间留下痕迹,但现在什么痕迹都没有。
“是换了实验思路,开始采用的是化学置换溶解和机械剥离的方法。
不过经过实际操作,发现这两种办法都不行。
机械剥离需要在石墨烯刚刚生成固定的瞬间进行剥离,否则中心的碳纳米管就会和石墨烯带相互粘连在一起。
这对时间要求很严格,另外碳纳米管直径太小,操作精度要求也很严格,所以这种办法被淘汰了。
化学置换的方法,因为石墨烯带和碳纳米管都属于碳材料,能置换溶解碳纳米管的化合物也能对生成的石墨烯带造成影响。
经过试验后,这种方法能制备的超导石墨烯导线长度很短,需要多条驳接才能达到宏观需求。
并且因为是置换溶解也会对石墨烯造成影响,导致制备出来的导线很难控制品质,严重的甚至会产生石墨烯层断层从而失去超导性质。
两种办法失败后,经过多次试验研究,最终采用的是把两根碳纳米管生长线并列,却又互相正负调整弯曲弧度。
这一个弯曲弧度刚好能使生长在上面的石墨烯层倾斜°,两根碳纳米管生长线的弧度互相正负,最终才有化学气相沉淀法在两根碳纳米管上定向生长石墨烯层。
初期石墨烯层结构形态未彻底固定之前,缓缓把两根碳纳米管的距离拉开,让石墨烯层沿着拉开的方向继续生长,最终中间重叠部位就能实现°错位重叠的超导石墨烯。
用这一个方法,一开始距离拉开会让石墨烯层生长歪斜,我们试验了12天才找到能够拉生长出数千纳米宽度的石墨烯带,从而完成超导石墨烯导线的制取。
现在老板你看到的是结构稳定后,把非重叠结合部分切割截取后留下的超导石墨烯导线。”
陆毅点点头,问道:“成本呢?成本是多少,改良了制备工艺,那能不能应用到工业大规模制备上面?”
明白了这根超导石墨烯导线的诞生过程,陆毅问题另两个至关重要的问题。
成本,还有能不能工业化批量制备。
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看着屏幕上那璀璨的光带熄灭,仿星器开始逐渐停止运转,实验室内所有人都不由叹了口气,眼中有些失望。
95秒,离第一次根据等离子体湍流模型进行调整优化制定的百秒目标只差5秒。
“大家加快数据收集整理,另外检查设备状况。”
明日仿星器停止,张晴第一时间站起来吩咐道:“时间95秒,没有达到一开始的期望值,但试验也很成功。
等设备检查没问题我们再启动试验,获取当前的数据进行下一次调整,下一次调整过后约束时间突破5分钟没问题!”
在张晴的声音下,整个实验室所有研究员按照各自的分组快速动了起来。
“陆陆。”吩咐完成,张晴犹豫了下,走到向陆毅身边。
“怎么了?”陆毅有些奇怪的询问。
“我想停止氘氚聚变实验,该用氢,等控制方案更优化了,等离子约束更优化了再进行实际聚变试验。”
张晴对陆毅说出自己想法,这段时间实验室的开销她大概看了下,不算人员工资和电力损耗,单仿星器组件的损坏更换、氚元素的采购……
单这三项加起来,费用支出超过了600万美元,这钱花的太恐怖了。
联想到其他研究所现阶段研究都是使用氢,氚很少乃至不使用,所以张晴这才有了这个想法。
氢的聚变温度,如果没有太阳核心内部的恐怖压力,想要发生聚变至少需要10亿摄氏度以上,这一个温度是人类所有可控核聚变装置都无法达到的温度。
所以使用氢做试验,那仿星器就不会发生核聚变反应,这样除了有等离子穿透磁场照射内壁外,并不会产生中子辐射。
没有了中子辐射,内壁材料的耗损速度将下降近十倍,另外价格惊人的氚元素也能省下来。
按照张晴的计算,如果使用氢做实验,实验成本至少能下降10倍到12倍。
“可以,我让徐莹暂时不用跟核工业集团采购氚了,不过其他需要花钱的不该省就别省。”
陆毅看出张晴想要省钱的心思,笑了笑算是同意这个提议。
或许十几天花掉了600万美元张晴觉得很恐怖,但楼上负三层还有个可能要花百亿人民币的方案,这样一比较600万美元真心没多大感觉。
氢做实验的缺点,那就是只能研究等离子体的约束,其他偏滤器和内壁材料的耐中子辐照,能量转换,氚滞留,氚的增殖循环等都暂时无法收集数据进行研究。
按照陆毅的想法,现在实验室人员足够也不差经费,直接上同位素氚先完成数据收集,更高的成本带来以后更快的进度完全是可以接受。
不过张晴觉得花钱太厉害想要用氢研究一段时间,等等离子体约束方案更完美了再用氚,那也没问题。
科研过程中灵感很重要,他可不想因为钱影响张晴的状态,让她启动一次试验都犹犹豫豫。
同意了张晴的意见,陆毅跟她聊了几句收了一波满意指数,又接着问道:“现在明日仿星器的温度峰值是多少?能不能达到氦3聚变的需求?”
现在DT聚变释放的主要能量载体是中子流,高辐射和烧开水的应用前景,还有一系列氚滞问题,做陆基发电站和大型核动力设备可以,小型化和移动化还是不行。
另外氦3聚变产生的中子很少,这对偏滤器的压力和需求也能大幅度降低,这可是当前陆毅这边的技术短板。
“峰值能达到亿摄氏度,只不过这个温度对磁场约束压力比较大,还不稳定。”
张晴摇摇头说道:“稳定的最高温度在亿摄氏度左右,这个温度还达不到氦3聚变的需求。”
核聚变有两个要素,温度和压力,太阳中心温度只有数千万摄氏度,但自身重力带来的恐怖压力配合这个温度能让氢元素一直聚变到铁。
可控核聚变温度无法拥有这个压力,那就只能用温度弥补。
亿摄氏度,弥补了压力问题后就只能玩玩氚氘聚变、氦3和氘或者纯氦3聚变暂时还达不到需求。
“我知道了。”
陆毅心中有数,说道:“你和小梦先去忙,我上材料实验室那边看一下,刚才胡哥那边发信息来说有收获了。”
“嗯。”
张晴点点头,转身走向控制台和林梦一起分析刚才的试验数据,并宣布下一次试验使用氢元素进行。
从仿星器区域的负五层上到负三层材料实验室,站在门口等待一秒验证权限,陆毅走了进去。
“胡哥,怎么样?”
走进材料实验室,操作台上,一根头发丝大小的细线吸引了陆毅的注意。
“老板,性能很好!”
看到陆毅过来,胡枫拿了一份刚刚出炉的检测报告,激动地道:“超导临界温度101K,超导临界电流是氧化铜超导材料的倍,临界磁场强度是氧化铜的倍,实际导热性能是纯铜的倍!”
“导热性能是纯铜的倍?”
陆毅惊讶了下,但随即又恍然,在工业领域,石墨烯本来就经常做为一种昂贵高效的导热剂使用。
导热性能好,意味做冷却使用的液氦系统能大幅度缩小空间,这样仿星器外磁场线圈能更加密集,产生的磁场强度更高。
临界电流和临界磁场参数越好,那意味可以通过更强大的电流,单位空间产生更强大的磁场,这对磁约束的稳定有很大的作用。
陆毅来到隧道扫描显微镜上,看着上面显示的超导石墨烯导线的原子分布结构。
大量的碳原子以六边形的形状,排列形成一张张六格花纹的网,这网的整体形状如菱形,菱角却又带有弧度。
网与网之间纵向错位°的堆叠,沿着垂直方向拉出一条长长的圆柱,整齐的如同一件艺术品。
“胡哥,怎么看这中间没有碳纳米管去掉的圆孔,你们这是改良了实验思路?”
陆毅看了一会儿,指着模拟图像上中间不见圆孔的石墨烯带,有些好奇的询问。
按照开始的实验思路,需要在超导石墨烯生成后,再去掉中间的碳纳米管,这样必定会在中间留下痕迹,但现在什么痕迹都没有。
“是换了实验思路,开始采用的是化学置换溶解和机械剥离的方法。
不过经过实际操作,发现这两种办法都不行。
机械剥离需要在石墨烯刚刚生成固定的瞬间进行剥离,否则中心的碳纳米管就会和石墨烯带相互粘连在一起。
这对时间要求很严格,另外碳纳米管直径太小,操作精度要求也很严格,所以这种办法被淘汰了。
化学置换的方法,因为石墨烯带和碳纳米管都属于碳材料,能置换溶解碳纳米管的化合物也能对生成的石墨烯带造成影响。
经过试验后,这种方法能制备的超导石墨烯导线长度很短,需要多条驳接才能达到宏观需求。
并且因为是置换溶解也会对石墨烯造成影响,导致制备出来的导线很难控制品质,严重的甚至会产生石墨烯层断层从而失去超导性质。
两种办法失败后,经过多次试验研究,最终采用的是把两根碳纳米管生长线并列,却又互相正负调整弯曲弧度。
这一个弯曲弧度刚好能使生长在上面的石墨烯层倾斜°,两根碳纳米管生长线的弧度互相正负,最终才有化学气相沉淀法在两根碳纳米管上定向生长石墨烯层。
初期石墨烯层结构形态未彻底固定之前,缓缓把两根碳纳米管的距离拉开,让石墨烯层沿着拉开的方向继续生长,最终中间重叠部位就能实现°错位重叠的超导石墨烯。
用这一个方法,一开始距离拉开会让石墨烯层生长歪斜,我们试验了12天才找到能够拉生长出数千纳米宽度的石墨烯带,从而完成超导石墨烯导线的制取。
现在老板你看到的是结构稳定后,把非重叠结合部分切割截取后留下的超导石墨烯导线。”
陆毅点点头,问道:“成本呢?成本是多少,改良了制备工艺,那能不能应用到工业大规模制备上面?”
明白了这根超导石墨烯导线的诞生过程,陆毅问题另两个至关重要的问题。
成本,还有能不能工业化批量制备。
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