第70章 低维态材料(1/2)
在等钱老的这段时间。
刘阳也没闲着，把可控核聚变的完整版也抄了出来。
之前自己做的只是简易版，现在各种条件具足，是时候拿出完整版了。
考虑到可控核聚变原材料的因素，刘阳还是选择了氘氘聚变的反应模式。
无穷无尽的大海里氘含量简直是取之不尽用之不竭。
用之作为核聚变的原料真的是再合适不过了。
小型的可控核聚变反应堆无论是放在船舶、飞机、潜艇这样的平台上。
还是放在地面作为民用供电那是绝对足够了。
大不了多装两个就是了。
可控核聚变相比“蝗虫无人机”难度就大了不少。
就算刘阳给了可控核聚变的全部详细图纸，如果只是这样的话。
凭目前的人类科技还是没办法做出来的。
除非只是制作之前魔都科技学院3号楼里的简易版。
要制作能长时间保持稳定运行的可控核聚变装置，绕不过去的就是材料。
各种各样的新型材料。
比方说低维材料。
所谓的低维材料，简单来说就是将自然界中的三维态材料，通过技术手段压制到更小级别的厚度。
比如压制到原子级厚度，那么得到的就是二维材料。
二维材料的概念源于20世纪对材料稳定性的理论争议。
1966年有理论物理学家提出二维晶体在有限温度下无法稳定存在的论断。
但是2004年，曼彻斯特科学家用胶带剥离出单层石墨烯的实验，改写了这个论点。
这就是人类社会的首个二维材料，原子级厚度的石墨烯。
石墨烯实验的成功验证了二维材料的可行性。
于是后面就有了对二硫化钼、氮化硼等层状材料的剥离实验。
不过石墨烯、二硫化钼、氮化硼等本身就是层状结构体系。
他们的三维形态本身就是一层一层堆叠起来的，就好比千层饼一样。
层内是依靠共价键、离子键或者说金属键来结合。
而层间依靠的是相对微弱的范德华力。
所以这种层状结构体系的材料相对比较容易剥离，从而实现材料的二维化。
只不过在人类已知的材料体系中97.5%的材料都是非层状结构的。
如何制备这些材料的低维形态？
尤其是金属，金属的原子在任何方向都是跟周围原子有强金属键相互作用的。
形成的结构是一种强金属键的三维致密网络。
若想实现金属的低维化，简单来说就是要把整个金属结构压平，而且还不能压散。
假如一张3米见方的金属薄板，制备成原子级厚度的二维金属化。
这张二维金属平面，能铺满整个燕京。
材料的低维化，会引发材料的质变。
单原子材料会在光学、电学、力学等领域表现出与三维本体完全不同的优异特性。
也就是说在不同的尺度，材料会有呈现完全不同的物理性质。
载流子迁移率、导热系数、极致的力学强度、比表面积等等。
同样的材料在三维状态下和低维状态下的表现截然不同，甚至有的参数天差地别。
比如将铜从三维状态，制备成原子级的二维态金属。
导电性会比铜在三维状态下高3倍。
因为电流只能在一个原子厚度的平面中传播，而不是像以前那样上下乱窜。
只有单原子厚度，自然就相比三维态下的多原子厚度的电阻要小。
损耗更低，电流流速也更快。
这还只是铜形态改变导致的材料物理性质的质变。
三维金属引领了人类文明的铜器、青铜和铁器时代。
但是若想将人类文明推动到下一个阶段。
低维材料是绕不过去的门槛。
目前人类在低维材料的研究龙国走在了最前列。
已经实现了对三维金属的二维态的大规模制备。
任何一项新技术要从实验室中走出来，最后转化为生产力。
工程化就是必须要通过的一道关卡。
这就是从科学，到技术，再到工程落地的残酷现实。
比如，科学家在实验室里使用激光蒸镀出几平方厘米的原子级薄片。
就好比是用钻石切割机，雕刻出了一根牙签，它的精度当然会非常高。
但是一旦考虑成本，就非常不合算了。
2万美刀一克的造价会导致它没有任何市场价值。
所有真正改变世界的产品都要经历从科学发现，到技术论证，再到工程化三个过程。
也就是从实验室到生产车间，最后到超市货架。
工程化就是要解决新技术能否大规模生产和制备。
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刘阳也没闲着，把可控核聚变的完整版也抄了出来。
之前自己做的只是简易版，现在各种条件具足，是时候拿出完整版了。
考虑到可控核聚变原材料的因素，刘阳还是选择了氘氘聚变的反应模式。
无穷无尽的大海里氘含量简直是取之不尽用之不竭。
用之作为核聚变的原料真的是再合适不过了。
小型的可控核聚变反应堆无论是放在船舶、飞机、潜艇这样的平台上。
还是放在地面作为民用供电那是绝对足够了。
大不了多装两个就是了。
可控核聚变相比“蝗虫无人机”难度就大了不少。
就算刘阳给了可控核聚变的全部详细图纸，如果只是这样的话。
凭目前的人类科技还是没办法做出来的。
除非只是制作之前魔都科技学院3号楼里的简易版。
要制作能长时间保持稳定运行的可控核聚变装置，绕不过去的就是材料。
各种各样的新型材料。
比方说低维材料。
所谓的低维材料，简单来说就是将自然界中的三维态材料，通过技术手段压制到更小级别的厚度。
比如压制到原子级厚度，那么得到的就是二维材料。
二维材料的概念源于20世纪对材料稳定性的理论争议。
1966年有理论物理学家提出二维晶体在有限温度下无法稳定存在的论断。
但是2004年，曼彻斯特科学家用胶带剥离出单层石墨烯的实验，改写了这个论点。
这就是人类社会的首个二维材料，原子级厚度的石墨烯。
石墨烯实验的成功验证了二维材料的可行性。
于是后面就有了对二硫化钼、氮化硼等层状材料的剥离实验。
不过石墨烯、二硫化钼、氮化硼等本身就是层状结构体系。
他们的三维形态本身就是一层一层堆叠起来的，就好比千层饼一样。
层内是依靠共价键、离子键或者说金属键来结合。
而层间依靠的是相对微弱的范德华力。
所以这种层状结构体系的材料相对比较容易剥离，从而实现材料的二维化。
只不过在人类已知的材料体系中97.5%的材料都是非层状结构的。
如何制备这些材料的低维形态？
尤其是金属，金属的原子在任何方向都是跟周围原子有强金属键相互作用的。
形成的结构是一种强金属键的三维致密网络。
若想实现金属的低维化，简单来说就是要把整个金属结构压平，而且还不能压散。
假如一张3米见方的金属薄板，制备成原子级厚度的二维金属化。
这张二维金属平面，能铺满整个燕京。
材料的低维化，会引发材料的质变。
单原子材料会在光学、电学、力学等领域表现出与三维本体完全不同的优异特性。
也就是说在不同的尺度，材料会有呈现完全不同的物理性质。
载流子迁移率、导热系数、极致的力学强度、比表面积等等。
同样的材料在三维状态下和低维状态下的表现截然不同，甚至有的参数天差地别。
比如将铜从三维状态，制备成原子级的二维态金属。
导电性会比铜在三维状态下高3倍。
因为电流只能在一个原子厚度的平面中传播，而不是像以前那样上下乱窜。
只有单原子厚度，自然就相比三维态下的多原子厚度的电阻要小。
损耗更低，电流流速也更快。
这还只是铜形态改变导致的材料物理性质的质变。
三维金属引领了人类文明的铜器、青铜和铁器时代。
但是若想将人类文明推动到下一个阶段。
低维材料是绕不过去的门槛。
目前人类在低维材料的研究龙国走在了最前列。
已经实现了对三维金属的二维态的大规模制备。
任何一项新技术要从实验室中走出来，最后转化为生产力。
工程化就是必须要通过的一道关卡。
这就是从科学，到技术，再到工程落地的残酷现实。
比如，科学家在实验室里使用激光蒸镀出几平方厘米的原子级薄片。
就好比是用钻石切割机，雕刻出了一根牙签，它的精度当然会非常高。
但是一旦考虑成本，就非常不合算了。
2万美刀一克的造价会导致它没有任何市场价值。
所有真正改变世界的产品都要经历从科学发现，到技术论证，再到工程化三个过程。
也就是从实验室到生产车间，最后到超市货架。
工程化就是要解决新技术能否大规模生产和制备。