2031年9月。
盘古工作组尖端材料实验室,空气里飘着淡淡的臭氧味。
张宏穿过两道气闸,防尘服的靴底在光滑的金属地面上敲出清脆的回响。
车间里亮得晃眼,白色的灯光照在超净工作台上,映出一排排透明的反应釜。
反应釜内,淡蓝色的液体在磁力搅拌下旋转,表面浮着一层极薄的银色膜——那是正在生长的碳纳米管阵列。
“张先生,这是第三十七批样品的检测报告。”
材料专家刘铁快步迎上来,手里的平板电脑屏幕亮着,上面是一组断裂扫描电镜图像。
他的眼眶通红,眼底带着血丝,显然熬了不少夜。
张宏接过平板,指尖放大图像。
屏幕上,原本应该呈规整六元环结构的碳纳米管,在某个节点出现了细微的扭曲。
扭曲处的管壁厚度不均,像被无形的手捏皱的纸筒。
“还是结构稳定性问题?”张宏问。
“是。”刘铁点头,声音带着疲惫,“这批样品在-196c液氮环境下做拉伸测试,应力达到80Gpa时就出现了裂纹,比理论值低了25%。
我们调整了反应温度、压力,甚至换了三种催化剂,都没解决。”
张宏的目光扫过反应釜,视网膜上悄然弹出系统扫描界面。
淡蓝色的全息框覆盖在设备上,反应釜内的温度、压力、催化剂浓度等数据实时跳动。
他的视线停在催化剂注入管上——
那里的数据流显示,金属催化剂的纯度指标是99.99%,但系统标注的“杂质异构体含量”一栏,藏着一个几乎可以忽略的数字:0.0012%。
“催化剂的原料来源是哪里?”张宏突然问。
“是北欧的一家化工厂,他们提供的高纯度镍基催化剂,之前小批量实验时一直没问题。”
刘铁愣了一下,赶紧调出供应链数据,“批量生产后,我们换了更大的批次,难道是原料纯度出了问题?”
张宏没说话,走到催化剂储存罐前。
储存罐是透明的石英材质,里面装着银白色的粉末。
他戴上无菌手套,用取样勺舀出一点,放在电子显微镜下。
镜头下,催化剂颗粒的表面本该是光滑的球形,此刻却附着着极细的针状晶体——那是杂质异构体形成的单晶。
“问题就在这。”
张宏指着屏幕,对围过来的工程师们说:“小批量生产时,原料纯度能控制在99.999%,杂质异构体含量低于0.0001%,不会影响碳纳米管的生长。
但批量生产后,原料纯度降到99.99%,杂质异构体含量升高,在碳纳米管生长过程中会嵌入管壁,形成应力集中点。”
他拿起一支笔,在虚拟白板上画了个简单的示意图:“就像盖房子,本该用标准砖,结果混进了几块变形的砖,表面看不出来,一受力就会从变形砖的位置开裂。”
工程师们恍然大悟,有人立刻拿出笔记本记录,有人转身去查原料检测报告。
“那我们现在该怎么办?”刘铁问,眼里重新燃起希望。
“两步走。”
张宏放下取样勺,“第一,联系化工厂,要求他们将原料纯度提升到99.999%,并增加杂质异构体的检测项目,不合格的批次全部退回。
第二,调整催化剂的提纯工艺,在现有基础上增加一道分子蒸馏工序,把杂质异构体含量控制在0.0005%以下。”
他走到反应釜控制面板前,手指在虚拟键盘上快速操作:“还有,催化剂的添加比例要精确到原子级别,镍、钴、铁的比例调整为7:2:1,这样能抑制异构体的形成。”
赵志刚赶紧记录下来,转身对助手喊:“立刻联系北欧化工厂,就说张总工的要求,让他们48小时内给出纯度提升方案!
另外,通知提纯车间,马上启动分子蒸馏设备调试!”
车间里瞬间忙碌起来,工程师们各司其职,之前的焦虑被忙碌取代。
张宏站在反应釜旁,看着淡蓝色的液体重新开始搅拌,心里松了口气。
他知道“宏材料”的重要性——这种超级碳纳米管复合材料,密度只有钢的六分之一,强度却是钢的一百倍,是太空电梯缆绳的唯一候选材料,也是火星飞船壳体、轨道空间站结构的核心材料。
如果解决不了规模化量产的问题,后续的所有深空计划都将停滞。
“张先生,‘昆仑’传来消息,北美航天团队刚才发来了问询,想知道‘宏材料’的量产进度,他们的火星飞船壳体设计已经卡在材料环节了。”
沈若芸的声音从通讯器里传来,带着一丝焦急。
“告诉他们,三天后给他们答复。”张宏说,“如果调整后的工艺能成功,下周就能生产出合格的样品。”
挂了通讯器,张宏继续在车间里巡查。
他走到拉伸测试机旁,那里放着之前失败的样品。
样品是一块巴掌大的板材,表面泛着金属的冷光,边缘还留着测试时断裂的痕迹。
他拿起样品,轻轻掰了掰——断裂处的截面很整齐,能看到碳纳米管排列的纹理,只是在某个点有明显的撕裂痕迹。
“之前我们一直以为是反应条件的问题,没想到是原料的细节。”
刘铁走过来,语气里满是自责,“要是早点想到纯度的问题,也不会浪费这么多时间。”
“科研就是这样,有时候差的就是毫厘之间的细节。”张宏拍了拍他的肩膀,“小批量实验时,杂质含量低,问题被掩盖了。批量生产后,问题才暴露出来,这不是坏事,至少我们找到了解决方向。”
刘铁点点头,转身去监督提纯工艺的调整。
张宏则走到车间的监控屏前,调出实时数据。
屏幕上,分子蒸馏设备已经启动,银白色的催化剂粉末在真空环境下被加热,蒸汽经过冷凝后,变成更纯净的液体。
检测仪显示,杂质异构体的含量正在快速下降,已经降到了0.0008%。
“还需要再优化蒸馏温度,把它控制在0.0005%以下。”张宏对着麦克风说,“另外,冷凝管的温度要调低5c,提高分离效率。”
车间里的工程师立刻调整参数,杂质含量的数字继续下降,最终稳定在0.0004%。
“太好了!”赵志刚兴奋地喊起来,“纯度达标了!现在可以开始反应釜的投料了!”
张宏点头,看着工程师们将提纯后的催化剂注入反应釜。
淡蓝色的液体里,银色的粉末缓缓溶解,形成均匀的溶液。
反应釜的温度被控制在700c,压力调整为5mpa,开始了新一轮的碳纳米管生长。
接下来的两天,张宏几乎没离开实验室。
他和团队一起监测反应过程,调整参数,记录数据。
陈文秀打来视频电话时,他正在看测试数据。
“你都快一个月没回家了,什么时候回来?”陈文秀的声音带着关切,屏幕里能看到她坐在客厅里,身边放着刚摘的茉莉花。
“快了,材料马上就能出来了。”张宏笑了笑,揉了揉眼睛,“等样品测试合格,我就回去陪你吃晚饭,带你去吃你最喜欢的麻辣火锅。”
“别太累了,注意身体。”陈文秀叮嘱道,“星海刚才还打电话问你,说她的飞行训练结束了,想让你陪她去坐飞机。”
“好,等我回去就陪她去。”
张宏点头,挂了电话,又投入到工作中。
第三天清晨,第一根碳纳米管阵列从反应釜里取了出来。
那是一根直径10厘米、长度1米的圆柱,表面泛着均匀的银色光泽,像用月光凝固成的柱子。
工程师们小心翼翼地将它送到加工车间,切割成标准的测试样品。
拉伸测试在上午十点开始。
样品被固定在测试机上,红色的夹头缓缓施加拉力。
屏幕上的应力-应变曲线平稳上升,没有出现之前的拐点。
当应力达到105Gpa时,样品依然没有断裂。
“超过理论值了!”赵志刚激动地喊起来,声音都在发抖。
张宏盯着屏幕,直到应力达到120Gpa时,样品才发出轻微的“咔”声,断裂开来。
检测报告很快出来:拉伸强度120Gpa,弹性模量1.8tpa,断裂伸长率2.5%,在-196c至800c的温度范围内,性能稳定性保持在98%以上。
所有指标,都远超设计要求。
车间里爆发出欢呼声,工程师们互相拥抱,有人甚至激动地哭了。
赵志刚走到张宏身边,紧紧握住他的手:“张先生,成功了!我们终于成功了!”
张宏笑着点头,心里的石头落了地。
他拿出手机,给沈若芸发了条消息:“‘宏材料’量产工艺突破,样品指标达标,通知各项目组准备接收技术参数。”
很快,沈若芸回复:“收到!太空电梯项目组、‘星光号’飞船项目组、‘青鸾’战机项目组……已准备好接受样品。”
张宏收起手机,走到窗边。
窗外,太阳已经升得很高,金色的阳光照进实验室,给冰冷的设备镀上了一层暖光。
材料学,永远是科技进步的基础,是理论落地的第一道关卡。
现在,攻克了“宏材料”大规模制备的工艺,太空电梯、新型星际飞船乃至磁悬浮轨道,终于有了工业材料基础支撑。
“张先生,联合政府科技署打来电话,想让你下午去做个专题汇报,给全球的材料专家介绍‘宏材料’的量产工艺。”
刘国安的声音从门口传来,他手里拿着一件干净的防尘服,“另外,马克先生也发来了消息,说他看到了‘宏材料’的测试数据,想跟你视频通话,聊聊合作的事。”
张宏接过防尘服,开始穿戴:“汇报我会去,视频通话安排在汇报结束后。告诉马克,‘宏材料’的技术可以共享,但必须用于联合政府的深空计划,不能用于其他用途。”
“好的。”刘国安点头,递给他一份加密文件,“这是‘昆仑’整理的各项目组的研究需求清单。太空电梯组需要1000吨,‘星光号’飞船组需要500吨,‘青鸾’组需要200吨……”
张宏翻看文件,目光严肃,“通过全球纳米材料工厂,全力生产,继续优化工艺!”
“宏材料”的突破,不仅是材料领域的革命,更是人类深空探索的关键一步。
有了这种材料,太空电梯才能抵御地球引力的拉扯,火星飞船才能承受星际航行的极端环境,人类才能在宇宙中建造更坚固的家园。
几个星期后。
张宏刚刚结束在联合政府总部的一场汇报工作。
刘国安正站在走廊里,手里拿着一份新的文件:“张先生,各项目组研究试制的样品出来了。”
张宏快速地浏览一眼报告:
太空电梯项目组提交了缆绳的设计方案。用‘宏材料’编织的电梯缆绳,直径只有120公分,每公里重量只有8吨,比之前的设计轻了62%,性能提升了87%。
由“星光号”飞船设计组提交的船体外壳样品,质量减轻35%,强度提高了66%。
电梯下降时,张宏看着窗外的城市。
远处,磁悬浮列车在高架轨道上飞驰,无人机在天空中穿梭,高楼大厦的外墙上覆盖着太阳能板,整个城市都充满了科技的活力。
他知道,这只是开始,未来,人类的足迹将延伸到月球、火星,甚至更远的星球。
而这一切的起点,就是实验室里那一块小小的“宏材料”样品。