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第329章 突破!新型复合超导线材,临界电流暴涨百倍!

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  燕京大学,物理学院,“秦之队”专属实验室。

  自从秦风石破天惊地提出了那足以颠覆整个磁通钉扎领域的“量子围栏”理论之后,整个“秦之队”便如同打了鸡血一般,再次投入到了更为紧张、也更为烧脑的科研攻关之中。

  理论组的钱理群副教授和张伟博士,几乎是把铺盖卷都搬到了办公室,废寝忘食地推演着各种“量子围栏”的数学模型,计算着不同势阱结构参数下的磁通钉扎效率,试图从理论层面为实验探索提供最精准的导航。

  材料组的林婉清博士,则带领着她的“娘子军”,在秦风“物质重构原理”的暗中“点拨”下,尝试着各种匪夷所思的“原子级雕刻”和“分子级缝合”技术,力求在“墨子一号”的微观世界里,构建出那些理论上能够“囚禁”磁通线的纳米级周期性势阱结构。

  而负责实验验证和工艺探索的赵铁柱工程师、李浩和陈静,更是忙得脚不沾地。他们一边要配合理论组和材料组,对新制备出来的、结构各异的“量子围栏”样品进行性能测试,一边还要不断地对实验室的各种“神仙设备”进行升级改造,以满足那些越来越“变态”的实验条件要求。

  然而,科学的道路,从来都不是一帆风顺的。

  尽管秦风提出的“量子围栏”理论在逻辑上堪称完美,其预期的效果也足以让所有人为之疯狂,但在最初的实验探索阶段,团队却遭遇了前所未有的困难。

  那些在理论模型中看起来“坚不可摧”的纳米势阱,在实际材料中,要么因为制备工艺的限制而难以精确成型,要么就是因为材料本身的复杂性而与周围的晶格产生各种意想不到的相互作用,导致其对磁通线的束缚效果大打折扣。

  连续半个多月的尝试,上百个不同结构参数的样品,测试结果……依旧不尽如人意。

  虽然相比于最初的“墨子一号”块材,这些经过“量子围栏”初步改造的样品,在强磁场下的性能有了一些改善,但距离系统任务要求的“临界电流密度提升至少100倍”的目标,还差着十万八千里。

  实验室内的气氛,也渐渐从最初的亢奋与期待,变得有些沉闷和焦虑。

  “秦哥,这……这‘量子围栏’,听起来是牛逼,但做起来……也太特么难了吧!”这天深夜,李浩拖着疲惫的身体,从强磁场测试间里走了出来,一屁股瘫坐在椅子上,有气无力地对依旧在伏案工作的秦风抱怨道,“咱们这都快把实验室的原子给盘包浆了,那Jc还是上不去!我是不是……又把实验给搞砸了?”

  他今天负责测试的是一批由林婉清博士团队最新制备的、号称采用了“基于DNA折纸术引导的自旋轨道耦合量子点阵列”的样品,听名字就充满了“诺奖级”的科幻感,但测试结果……依旧是“该失超还是失超,一点面子都不给”。

  秦风放下手中的笔,揉了揉有些发胀的太阳穴,端起旁边那杯早已凉透了的浓茶喝了一口,微笑着说道:“浩子,别这么悲观嘛。科学研究,本就是一场充满了未知与意外的探险。我们现在遇到的困难,恰恰说明,我们正在触摸到这个领域最核心、也最坚硬的壁垒。每一次的失败,都是在为我们积累宝贵的经验,让我们离最终的成功更近一步。”

  “再说了,”秦风的嘴角勾起一抹神秘的笑容,“有时候,真正的突破,往往就隐藏在那些看似不起眼的‘意外’之中。说不定,我们苦苦追寻的‘屠龙宝刀’,其实就掉在某个被我们忽略了的角落里呢?”

  “意外?角落?”李浩听得是一头雾水,完全不明白秦风这话是什么意思。

  就在这时,负责整理实验记录和清洁实验室的陈静,拿着一块沾染了些许污渍的无尘抹布,走了过来,有些不好意思地对李浩说道:“浩子,你刚才测试的那块样品,表面好像沾了点东西,我用……用这块抹布稍微擦了一下,不会影响测试结果吧?”

  那是一块实验室里最常见的蓝色超细纤维无尘抹布,因为经常用来擦拭各种实验器皿和样品台,上面不可避免地会沾染上一些实验室常用的有机溶剂,比如丙酮、乙醇、异丙醇之类的。

  李浩看了一眼那块抹布,又看了看陈静手中那块刚刚被擦拭过的、黑黝黝的“墨子一号”样品,不以为意地摆了摆手:“嗨,多大点事儿啊!咱们这材料,皮实着呢!别说用抹布擦擦了,就是用84消毒液泡一泡,估计都坏不了!再说了,反正测试结果也那样了,还能差到哪儿去?”

  他嘴上虽然这么说,但还是按照标准流程,将那块被陈静“污染”过的样品,重新放回了样品台上,准备进行下一次的循环测试,主要是为了验证仪器的稳定性和数据的可重复性。

  然而,就是这个看似无心的举动,却在几分钟后,引发了一场意想不到的“化学反应”!

  “卧槽!!!”

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  一声比之前任何一次都要响亮、都要震惊、都要不可思议的尖叫,猛地从李浩的口中爆发出来!他整个人如同被电流击中一般,从椅子上弹了起来,死死地盯着PPMS的显示屏,眼珠子瞪得比铜铃还大,嘴巴张得能塞下一个鸡蛋!

  “怎……怎么了?浩子!你……你别吓我啊!”陈静被李浩这突如其来的反应吓了一跳,连忙凑过去看。

  只见显示屏上,那条代表着临界电流密度的红色曲线,在施加了10特斯拉的强磁场后,非但没有像之前的样品那样急剧下跌,反而……反而以一种近乎“垂直”的姿态,疯狂地向上飙升!

  5特斯拉……曲线依旧坚挺! 10特斯拉……曲线依旧平稳得像一条直线! 15特斯拉……曲线开始微微有些波动,但数值依旧保持在一个令人瞠目结舌的高度! 20特斯拉……曲线终于开始出现较为明显的下降趋势,但其Jc值,赫然已经达到了……每平方厘米八百多万安培!

  这……这是什么情况?!

  同一块样品,仅仅是被一块沾了点“脏东西”的抹布擦了一下,其在强磁场下的性能,竟然发生了如此翻天覆地的变化?!

  这已经不是“改善”了!这简直是……“点石成金”啊!

  “不……不可能!这绝对不可能!”李浩使劲揉了揉自己的眼睛,又狠狠地掐了自己大腿一把,确认自己不是在做梦。他语无伦次地指着屏幕,对闻讯赶来的秦风和其他团队成员说道:“秦……秦哥!各……各位!你们……你们快看!这……这块被陈静用抹布擦过的样品,它……它好像……好像‘成精’了!”

  秦风的目光,也瞬间被屏幕上那条不可思议的曲线给吸引住了。他的眉头微微蹙起,眼神中充满了震惊与思索。

  “抹布?有机溶剂?”秦风的脑海中,仿佛有无数的电光火石在闪烁。

  【学神黑科技系统】赋予他的“细节洞察”能力,在这一刻被催发到了极致!

  他清晰地记得,刚才陈静拿的那块抹布上,似乎残留着一些丙酮和乙醇混合溶剂特有的气味。而“墨子一号”的有机组分,本身就是一种对溶剂环境非常敏感的共轭大分子。

  难道……是那些残留在抹布上的有机溶剂,在擦拭的过程中,与样品表面发生了某种奇特的化学反应,或者物理吸附,从而改变了样品表面的微观结构或电子态,进而影响了其内部的磁通钉扎行为?

  这个想法,听起来有些……天方夜谭。

  但秦风深知,科学史上许多重大的发现,往往就源于一些看似不起眼的“意外”和“偶然”。

  “李浩,陈静,”秦风的语气异常冷静,但眼神中却燃烧着一股前所未有的探索欲望,“立刻!马上!重复刚才的实验!用同一块样品,再用那块‘神奇的抹布’,在相同的条件下,重新擦拭一遍!然后,再次进行强磁场Jc测试!我要看看,这个现象,究竟是偶然的‘神迹’,还是……隐藏着某种我们尚未发现的科学规律!”

  “是!秦哥!”李浩和陈静不敢怠慢,立刻行动起来。

  在接下来的几个小时里,实验室的气氛紧张到了极点。

  所有人的目光,都聚焦在那块小小的“墨子一号”样品和那块看起来平平无奇的蓝色抹布上。

  第一次重复实验……成功!Jc曲线与之前那条“成精”的曲线高度吻合!

  第二次重复实验……依旧成功!误差在允许范围之内!

  第三次……第四次……

  当连续五次重复实验,都得到了近乎相同的结果后,整个实验室,彻底陷入了一片死一般的寂静!

  随即,便是山呼海啸般的狂喜与尖叫!

  “我的天啊!是真的!竟然是真的!”

  “一块抹布!一块普普通通的抹布!竟然能让我们的超导体性能暴涨上百倍!这……这简直比哈利波特的魔法棒还神奇啊!”

  “难道……难道我们之前苦苦追寻的‘磁通钉扎秘诀’,就藏在这块抹布里?”

  团队成员们一个个都激动得面红耳赤,语无伦次,感觉自己的世界观都快要被颠覆了。

  而秦风,在最初的震惊之后,却迅速冷静了下来。他知道,事情绝不可能像表面看起来那么简单。抹布和有机溶剂,很可能只是一个“引子”,一个触发了某种更深层次物理化学变化的“催化剂”。

  真正的奥秘,一定还隐藏在更微观的层面!

  “林博士,”秦风的目光转向林婉清,“你立刻对这块‘神奇的抹布’以及擦拭过样品的溶剂残留物,进行最全面的化学成分分析!我要知道,里面究竟含有什么‘特殊物质’!”

  “赵工,钱教授,张伟师兄,”他又转向另外几位核心成员,“你们立刻对这块‘变异’的样品,进行最高分辨率的微观结构表征和理论分析!用上我们所有的‘神仙设备’和‘超级算法’!我要搞清楚,它的表面和内部,究竟发生了什么‘不可告人’的变化!”

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  在秦风的统一指挥下,“秦之队”的成员们迅速行动起来,如同打了鸡血一般,投入到了对这个“抹布奇迹”的解密工作中。

  高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)、飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)……各种平日里只有在顶级科研论文中才能见到的“高精尖”表征仪器,此刻都被调动了起来,对那块“神奇的样品”进行着全方位、无死角的“体检”。

  理论组那边,钱理群副教授和张伟博士,更是调动了学校的超级计算机集群,结合秦风提供的那些“超越时代”的计算模型,对样品在有机溶剂作用下可能发生的各种微观结构演化和电子态变化,进行着疯狂的模拟计算。

  时间,一分一秒地流逝。

  实验室里的气氛,紧张而又充满了期待。

  终于,在经过了长达十几个小时的连续奋战后,各项分析结果,如同涓涓细流般,汇聚到了秦风的面前。

  “秦师兄!”林婉清博士的眼中闪烁着兴奋的光芒,她将一份厚厚的化学分析报告递给秦风,“我们对那块抹布和溶剂残留物进行了详细的GC-MS(气质联用)、LC-MS(液质联用)以及NMR(核磁共振)分析,发现除了常规的丙酮和乙醇之外,里面还含有微量的、一种结构非常特殊的……长链烷基硅氧烷聚合物!这种聚合物,通常被用作一些高级无尘布的表面处理剂,具有优良的疏水性和润滑性。而且,我们还检测到了一些……可能是由这种硅氧烷聚合物在特定条件下(例如摩擦、微热)与样品表面的有机分子发生反应后产生的……新型有机硅杂化纳米纤维的痕迹!”

  “长链烷基硅氧烷聚合物?有机硅杂化纳米纤维?”秦风的眉头微微一挑,眼中闪过一丝明悟。

  紧接着,赵铁柱工程师和陈静也拿着一叠高分辨率的电镜照片和STM图像,冲了过来。

  “秦教授!您快看!”赵铁柱激动地指着一张经过伪彩色处理的TEM照片,“这是那块‘变异’样品表面的微观形貌!我们发现,在它的表面,以及靠近表面的浅层区域,竟然……竟然形成了一层厚度只有几十个纳米的、由无数根直径只有几纳米的、相互交织缠绕的……超细纤维网络结构!这些纤维,看起来……就好像是……蜘蛛网一样!而且,它们似乎与我们‘墨子一号’本身的有机-无机复合晶格,产生了某种奇特的……‘嵌入式’结合!”

  陈静也补充道:“是的,秦师兄!我们用STM对这些纳米纤维的电子态密度进行了扫描,发现它们本身似乎并不具备超导电性,但是,它们的存在,却极大地改变了周围‘墨子一号’超导基体的局域载流子浓度和库珀对的相干长度!就好像……这些纤维在超导基体内部,构建出了一条条……特殊的电流通道!”

  “蜘蛛网般的超细纤维网络?特殊的电流通道?”秦风的呼吸,在这一刻,陡然变得有些急促起来!

  他脑海中,那些原本还只是模糊不清的理论碎片,在这些实验现象的催化下,如同被一道闪电瞬间串联了起来!

  “我明白了!我彻底明白了!”秦风猛地一拍大腿,眼中爆发出如同实质般的光芒,声音因为极度的兴奋而微微有些颤抖!

  “‘量子围栏’!我们苦苦追寻的‘量子围栏’,其最关键的实现方式,或许……并不需要我们去进行那么复杂的‘原子级雕刻’和‘纳米级构建’!”

  “大自然,或者说,是这次‘意外的抹布’,已经为我们指明了一条……更为巧妙、也更为高效的道路!”

  “那就是——纳米纤维编织增强与层压复合界面调控!”

  秦风的语速极快,思路如同奔腾的江河,一发不可收拾:

  “那些由长链烷基硅氧烷聚合物在特定条件下转化而成的‘有机硅杂化纳米纤维’,它们本身虽然不是超导体,但它们却像一根根坚韧而又柔顺的‘量子导线’或者‘能量管道’,能够以一种我们之前从未想象过的方式,‘编织’和‘嵌入’到我们‘墨子一号’的有机-无机复合晶格之中!”

  “这些纳米纤维,它们在微观尺度上,形成了一种高度有序、且具有特定孔径和取向的‘三维网络骨架’!这个骨架,一方面,可以像‘钢筋混凝土’中的钢筋一样,极大地增强我们‘墨子一号’材料的力学性能和结构稳定性,使其能够抵抗强磁场下巨大的电磁应力!”

  “更重要的是,”秦风的眼中闪烁着疯狂的光芒,“这些纳米纤维网络,它们在超导基体内部,自然而然地就分割出了无数个微小的、相互连接却又相对独立的‘超导微区’!这些微区,其尺寸恰好在几个到几十个纳米之间,完美地满足了‘量子尺寸效应’的发生条件!”

  “而这些纳米纤维本身,由于其独特的化学成分和电子结构,它们与周围的超导基体之间,会形成一种天然的‘能量势垒’!这个势垒,不高不低,恰到好处,既能够有效地阻止磁通线在不同微区之间的‘串门’和‘大规模迁徙’,又不会过分地阻碍超导电流在整个网络中的宏观流动!”

  “这……这不就是我们梦寐以求的‘量子围栏’吗?!一种由材料自身‘生长’出来的、自组织形成的、充满了智慧的‘天然量子围栏网络’!”

  “我们不再需要费尽心机地去‘雕刻’那些势阱,我们只需要……学会如何像一位高明的‘纺织女工’一样,去引导这些纳米纤维,在我们的超导材料内部,‘编织’出我们想要的、最优化的‘量子围栏’图案!”

  秦风的这番话,如同醍醐灌顶,瞬间点醒了在场的所有人!

  原来如此!

  真正的奥秘,不在于如何“制造”量子围栏,而在于如何“利用”和“引导”材料自身的潜力,让它“长出”量子围栏!

  这简直是……道法自然,大巧不工啊!

  “秦……秦哥,您……您的意思是,”李浩结结巴巴地问道,感觉自己的脑子又不够用了,“咱们……咱们可以用那些……那些抹布上的‘脏东西’,来……来给咱们的超导体……织毛衣?”

  “可以这么理解,但又不完全是。”秦风微微一笑,眼神中充满了自信,“我们不是简单地‘织毛衣’,我们是要……‘织天衣’!一件能够抵御一切强磁侵袭的、无缝的、完美的‘超导天衣’!”

  “具体的实验方案,我已经有初步的构想了!”秦风的目光扫过跃跃欲试的团队成员们,语气斩钉截铁,“林博士,你负责对那种‘长链烷基硅氧烷聚合物’进行更深入的化学改性和功能化修饰,目标是提高其在特定条件下转化为‘有机硅杂化纳米纤维’的效率和可控性!同时,要研究这些纳米纤维与我们‘墨子一号’有机组分之间的最佳配比和相容性!”

  “赵工,李浩,陈静,你们负责改进我们的材料制备工艺!我设想,我们可以采用一种全新的‘多尺度纳米纤维编织与层压复合原位固化(Multi-scale Nanofiber Weaving and Lanated Coosite In-situ Curing, MNW-LCISC)’技术!简单来说,就是先将经过特殊处理的‘墨子一号’超导微粉或纳米颗粒,与那些功能化的‘纳米纤维前驱体’,按照特定的比例和方式,进行多层次、多维度的‘编织’和‘层压’,形成一种具有特殊微观纤维结构的复合坯体。然后,再通过精确控制的‘脉冲激光辅助快速热处理’或者‘微波等离子体烧结’等手段,进行原位固化和界面调控,最终形成我们想要的、内部充满了‘量子围栏网络’的新型复合超导线材!”

  “钱教授,张伟师兄,你们理论组的任务,就是对这种‘纳米纤维编织增强’的复合超导材料,在强磁场下的电磁响应行为和磁通钉扎机制,进行全面的理论建模和数值模拟!我需要你们告诉我,什么样的纤维排布方式、什么样的层压结构、什么样的界面特性,才能最大限度地提升其临界电流密度和稳定性!”

  在秦风清晰而又极具前瞻性的指挥下,“秦之队”的成员们,再次爆发出惊人的战斗力!

  他们将从那块“神奇抹布”中获得的意外灵感,与秦风提出的“量子围栏”理论和“纳米纤维编织”的构想完美结合,夜以继日地进行着实验方案的优化和工艺参数的探索。

  失败,成功,再失败,再成功……

  时间,在紧张而又充实的科研攻关中,飞快地流逝。

  终于,在距离系统任务截止日期还剩下最后一周的时候,一个足以震惊世界的成果,在“秦之队”的实验室里,悄然诞生了!

  那是一卷看起来毫不起眼,直径只有不到0.5毫米,长度约有十几米的……银白色金属线材。

  但就是这卷看似普通的线材,其内部,却蕴藏着足以改变世界的“黑科技”!

  它,就是由“秦之队”采用全新的“多尺度纳米纤维编织与层压复合原位固化(MNW-LCISC)”技术,成功研制出来的、具有特殊微观纤维网络结构的……新型复合常温超导线材——“墨子二号”!

  当这卷“墨子二号”超导线材,被小心翼翼地接入到那台经过赵铁柱“魔改升级”的强磁场综合物性测量系统(PPMS)中,进行最终的性能测试时,整个实验室的空气,都仿佛凝固了。

  所有人的目光,都死死地盯在主控电脑的显示屏上,连呼吸都下意识地屏住了。

  外加磁场强度,从0特斯拉开始,缓缓上升……

  1特斯拉……5特斯拉……10特斯拉……

  屏幕上,那条代表着临界电流密度的红色曲线,依旧像一根被拉直的钢筋,稳稳地保持在一个令人难以置信的高度——每平方厘米超过一千五百万安培!

  “天啊!10特斯拉!Jc超过一千五百万安培每平方厘米!这……这已经比我们之前最好的块状样品,又提升了好几倍了!”李浩的声音因为激动而微微颤抖。

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  磁场强度,继续上升!

  15特斯拉……20特斯拉……25特斯拉……

  红色曲线,依旧坚挺!虽然略有波动,但其数值,始终维持在每平方厘米千万安培级别以上!

  “25特斯拉了!我的上帝!它……它竟然还能扛得住!”林婉清博士捂着嘴,眼中充满了不可思议的光芒。

  磁场强度,逼近30特斯拉!这个数值,已经远远超出了目前商用超导磁体所能达到的最高水平!

  红色曲线,终于开始出现较为明显的下降趋势,但……它依旧顽强地保持在每平方厘米数百万安培的水平!

  “疯了!彻底疯了!”赵铁柱工程师激动得满脸通红,他指着屏幕,语无伦次地喊道,“这……这哪里还是超导线材啊!这简直就是……就是用金刚石搓出来的绳子啊!太……太不可思议了!”

  而当最终的测试结果,以一份正式的报告形式,打印出来,摆在秦风面前时,上面那一行行闪耀着金色光芒的数据,足以让任何一个从事超导研究的科学家,都为之疯狂!

  “墨子二号”新型复合常温超导线材,在液氮温区(77K)及以上,外加磁场强度高达30特斯拉的极端条件下,其临界电流密度(Jc)稳定超过 5 x 10^6 A/c !!!

  相比于最初的“墨子一号”块状材料,在同等强磁场条件下,其临界电流密度,提升了……超过一百五十倍!!!

  并且,其在强磁场下的超导稳定性(通过测量磁通蠕动速率和失超传播速度等参数综合评估),相比原有材料,也得到了……革命性的改善!几乎观察不到任何明显的磁通蠕动和失超前兆!

  “成功了……我们……我们真的……成功了!!!”

  当秦风将这份凝聚了“秦之队”无数心血与智慧的测试报告,高高举起,向所有团队成员展示时,整个实验室,瞬间被震耳欲聋的欢呼声、尖叫声、以及喜悦的泪水所淹没!

  【超导之盾:征服强磁场】团队挑战任务的核心瓶颈,在这一刻,被“秦之队”……一举攻克!!!

  秦风看着眼前这些因为激动而相拥而泣的伙伴们,脸上也露出了欣慰而又自豪的笑容。

  他知道,从“抹布”中获得的意外灵感,到“量子围栏”的理论诞生,再到“纳米纤维编织”的工艺突破……这一路走来,充满了太多的艰辛与挑战。

  但他们,做到了!

  他们用自己的智慧和汗水,将一个看似不可能完成的任务,变成了现实!

  而他脑海中,那块只有他能看见的系统面板上,也适时地传来了一阵清脆悦耳的提示音:

  【叮!检测到宿主带领“秦之队”成功研制出新型复合常温超导线材“墨子二号”,其在10特斯拉级别强磁场下的临界电流密度相比原有材料提升超过100倍,且稳定性得到革命性改善!】

  【团队协作型挑战任务——【超导之盾:征服强磁场】核心目标已达成!】

  【任务进度:90%!】

  【系统提示:距离任务最终完成,仅剩最后一步——研制出演示装置!请宿主再接再厉,带领团队,将这足以震惊世界的“黑科技”,以最直观、最震撼的方式,展现在世人面前!】

  秦风的嘴角,勾起一抹自信的弧度。

  演示装置么?

  他心中,早已有了……一个绝妙的、也绝对“劲爆”的主意!

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