大国院士第三百五十章 提升高温铜碳银复合材料韧性的方法
秦安国带着答复离去，张平祥院士留了下来，准备在川海材料研究所这边参与高温铜碳银复合超导材料的优化工作。 一位院士大老，还是超导材料领域奠基人级别的大牛加入，让研究所都活跃了不少。 一些胆子大一些，在学术上有上进心一点的研究员，在知道这位大老的身份后，就开始凑近乎请教问题了。 对于张平祥来说，只要是和超导材料方面有关的问题，他是来者不拒。这是一位沉迷于超导材料领域的真正学者，有着一颗永远向上攀登的心。 当然，在正常情况下的时候，实验室有研究员找徐川交流问题，徐川也不会拒绝。 但大部分的时候，他都不在实验室中。 正如樊鹏越所说的一样，这就是个甩手掌柜，什么时候想起来了或者需要了，就来临幸一下，用完了就走。 所以实验室里面的研究员想要找徐川请教问题，大部分时候都找不到人。 现在多了个新大老，这不抓住机会，就错过了后悔莫及。 张平祥院士主动请求留下来研究优化铜碳银复合材料，虽说让他徐川将其当做实验室的普通研究员来看就行，但徐川怎么可能做出这样的安排。 院士级别的大牛，出差的费用已经没法用钱来计算了。 好在樊鹏越面对这种事有着充足的处理经验，他读博期间跟着陈正平，这类事情基本都是他处理的。 至于徐川，他没管这些。 在张平祥院士来后，他就差不多住研究所了，两人在实验室中不断的交流着想法和意见，去寻找一条优化高温铜碳银复合超导材料物理性能的路线。 “通过纳米技术掺杂一些氧化锆如何？氧化锆本身在超低温的情况下就是一种超导材料，它的超导原理来源于扭转晶构，从理论上来说，应该很适合你这种铜碳银材料。” 实验室中，张平祥院士看着电脑屏幕上的数据，思索了一下后开口道。 徐川想了想，道：“可以试一试，不过我感觉希望不是很大。可惜氧化锆的机理数据并没有录入材料模型中去，无法通过模型做一下模拟。” 最近这些天，他都在和张平祥交流如何改变铜碳银复合材料脆性的方法。 相比于金属而言，脆、难以变形是陶瓷的一大特点，为了改善陶瓷的脆性、提高其韧性，目前一般采取降低晶粒尺寸，使其亚微米或纳米化来提高塑性和韧性。 或者采取掺杂氧化锆增韧、相变增韧、纤维增韧或颗粒原位生长增强等有效途径来改善。 但这些手段放到其他陶瓷材料上还行，放到超导材料上，就很难行得通了。 因为高温超导材料的超导机理，本身就来源于电子与电子之间的强关联效应。如果掺杂其他的材料或者改变晶粒尺寸与结构的话，很有可能会直接导致超导性失效或降低。 如果降低幅度不大的话，还是能接受的。但就他以目前的数据来看，这个幅度降低的程度恐怕会相当高。 闻言，张平祥感兴趣的问道：“你那个模型，如果真要能完善出来，怕是能彻底颠覆材料界的研究方式，只是要想做到很难。” “而且随着材料的机理数据添加越来越多，模型的体积也会越来越庞大，现有的超算恐怕会很快就带不动这个模型，或许量子计算机才是它的归途。” 这几天，在川海材料研究所中，他不仅和眼前这位交流了很多关于超导材料方面的知识，也更见识到了真正的‘大杀器’。 尽管眼前那份模型能起到的作用还极其有限，但它在材料研究领域，已经开辟出了一条全新的道路。 在以往材料的研究过程中，针对一种新材料的研究一般都是根据经验来摸索的。 虽然计算机模拟也能在这个过程中起到一定的辅助作用，比如利用计算机模拟技术对材料的性质和行为进行预测和分析。 这个环节包括理论计算、分子动力学模拟和有限元分析等等。但实际上，模拟出来的结果其实准确度并不是很高，在整个材料的研究过程中起到的作用还是相当有限的。 而川海材料研究所内的这个模型则不同，它是根据材料的机理来从根源上做推衍的，能在计算机和模型的帮助下，直接模拟整个合成过程。 老实说，搞材料，基本都想过做这种事情，但没人能做到。 因为数学功底不够，要从材料的机理建立一个针对材料研究的数学模型，难度实在太大了。 也就眼前这位，有这个能力，还有这个心思了。 徐川笑着说道：“这个以后再来烦恼吧，至少目前它能给我们提供不少的帮助。” 顿了顿，他接着道：“至于氧化锆的掺杂，可以安排研究员做一下实验，看看效果如何。” 张平祥道：“这个实验我亲自来做吧，老实说我还挺看好它的。” 这些天，他和眼前这名年轻学者的交流很多，在见识到了他在材料学方面的广泛学识外，内心也起了一些比较的想法。 毕竟到了他这个层次，可以说是站在了超导材料领域的金字塔顶。 俗话说，文无第一，武无第二，他也想试试看到底是沉浸于超导材料领域几十年的自己更强，还是眼前这位突破高温超导材料记录的年轻人更强。 闻言，徐川笑了笑，也没太在意。搞科研的，有一颗不服输的心再正常不过了。 “都行，慢慢来吧，不急，要想保留超导特性的同时还要改变它的部分物理性能，这难度不比重新研发一种新的高温超导材料低。” 张平祥点了点头，道：“没事，我过来就是为了在高温超导材料领域能有所突破的，只要有希望，都可以去尝试。” 想了想，他又接着问道：“如果氧化锆掺杂效果不行，你有没有其他的想法？” 闻言，徐川思忖了一下，道：“要说想法，这些天咱们一直都在研究这个，不可能说没有。相比较掺杂，我可能更看好镀层一点。” 张平祥想了想，微微皱眉道：“在一般的离子镀反应沉积硬质涂层过程中，常常存在熔滴现象，这些熔滴以金属相的形式存在涂层中，对释放涂层的内应力相改善韧性有一定的作用。” “但熔滴的金属相尺寸较大（在微米数量级）且随机分布（没有均匀分布），不仅降低涂层的硬度而且耐腐蚀和抗氧化性能显着下降，因此不是硬质与超硬涂层增韧的有效方法。” “如果想要通过镀层来增强高温铜碳银复合材料的韧性，恐怕很难做到。甚至，它还可以在一定程度上破坏表面晶构，造成超导失效。” “不过既然你提出了这个想法，肯定是有其他的方式的，是什么？” 徐川笑了笑，道：“没错，无论是传统的镀层手段还是离子溅射，都可能无法解决高温铜碳银复合材料的韧性问题。甚至会因为镀层而导致掺杂问题。” “但我们可以换种思路，既然熔滴会产生金属相，那就让它不产生好了。” “而在传统的陶瓷材料增韧手段中，就有一种这样的方式。” 闻言，张平祥脱口而出道：“晶须（纤维）增韧！” 徐川笑着点头，接着道：“没错，晶须（纤维）增韧的机制主要是晶须或纤维在拔出和断裂时，都要消耗一定的能量，有利于阻止裂纹的扩展，提高材料断裂韧性。” “而且增韧材料与原本基材的结合不是简单混合，它是一个有机的复合体，通过极薄的界面有机地结合在一起，然后再改善界面与基体的结合强度。” “这样一来，它应该能解决熔滴金属相与掺杂导致的原材料晶构破坏问题，再加上它类似于薄膜复合的性质，也并不会很大的影响超导材料本身传递电子。” “只是，要寻找合适的增韧材料，恐怕” 张平祥接过话语，继续道：“恐怕难度很大。使用晶须（纤维）增韧，那么起增强作用的材料的弹性系数必须高于原有基体；且增韧与基体之间必须是相容的。” “第一个条件还好说，比陶瓷系列材料弹性系数高的材料有很多；但第二个条件就比较麻烦了，因为超导材料的特性，如果相容的话，这可能会导致超导能隙失效的。” 徐川笑道：“可以只处理一面，保留另一面的完整性。” 张平祥思索了一下，道：“的确可以，只是单面处理的效果可能没那么好。但是对于高温铜碳银复合超导材料来说，只要能提升一定的系数就足够了。” “这种方式还真说不定可行，只是选用哪种材料当做晶须（纤维）增韧材料需要好好考虑一下了。” 摸了摸下巴上的胡渣，这位张院士陷入了沉思中，半响，他突然回过神来看向徐川：“既然你提出了这种办法，肯定想过使用哪种材料作为增韧材料吧？” 徐川笑着点了点头，道：“的确有考虑过。” “什么材料？”张平祥迅速追问道。 “石墨烯！” ps：电脑还没修好，用手机打字太慢了，今天就先这样吧。 另：有懂笔记本的大老没，可以推荐一下6000-8000块之间的游戏本不，需求是除了码字外，偶尔打打lol，跑跑飞车，玩玩坦克世界和怪物猎人。