第四百九十章：小型化可控核聚变与空天发动机的希望
小说：大国院士作者：少一尾的九尾猫字数：5121更新时间 : 2023-09-12 23:38:52
十天的时间并不算长，不过对于徐川来说，要解决掉海思和华芯的难题还是足够了的。
原本他以为可能需要个一两个月的时间才能做到，但在了解了神经性网络架构与底层的数学逻辑和建模基础后，他才发现这种东西几乎就是全建立在数学基础上的。
尽管里面掺杂了一些芯片设计之类的东西，但对他来说，要理解这些东西并不困难。
日子就这样一天天的过去，在元宵节过完后的第一周，川海材料研究所传来了个好消息。
在研究所计算实验室建模人员加班加点的努力下，针对KL-66材料强抗磁性机理的数学机理模型，建立起来了。
收到这个消息，徐川眼神都明亮了两分。
强临界磁场的超导材料，是小型化可控核聚变以及空天发动机系统的核心之一。
只有临界磁场突破了原有的范畴，才能做到提供更强的约束磁场和加速磁场。
而针对KL-66材料强抗磁性机理的数学机理模型，毫无疑问是最为关键的开端。
将试验性的实验安排部署下去后，徐川亦心情愉悦的加快了解决数学难题的速度。
解决了海思和华芯的难题后，接下来就是他自己的了。
航天航空的发展，是迈向太空和遥远宇宙深空的第一步。
熬了两天夜，加快一些速度海思和华芯的难题解决后，徐川将答案与方法交给了毛舜后，迅速赶到了川海材料研究所。
芯片领域的突破，并不是他的功劳。
利用数学能力来帮助海思和华芯解决难题，也只不过是锦上添花而已。
不过徐川对此仍然很感到高兴。
毕竟科技的突破，是无法依赖一个人的。
这是现实，不是，他也做不到一个人带动所有领域的发展。
除非是像中一样，给他一个万能的系统，再给予他一千年的寿命，或许有机会能触摸熟悉每一个领域。
就像芯片的发展，这完全可以说是一个复杂程度不亚于可控核聚变技术的领域。
从设计、制造、封装、测试，每一个环节都又衍生出繁多的分支。
其他的不说，光是制造环节，一个光刻机，就足够卡死绝大部分的国家了。
别看AMSL能够生产当今世界上最先进的EUV光刻机，但那并不是风车国一个国家的成果。
这种工业王冠上的明珠，是集十几个西方国家，几十个顶尖公司一起努力配合，才完成研发制造的。
华国要以一己之力，去追求超越十几个国家的成果，其难度自然不言而喻。
所以对于科技的发展，徐川自然是希望越多的人进入这个领域越好。
一路来到川海材料研究所，徐川打了个电话给樊鹏越，这位大师熊迅速赶了下来。
“情况如何了？”
看着穿着熟悉白大褂的大师兄，徐川也没废话，直接开口问道。
樊鹏越简略的汇报道：“模型已经建立起来了，高温铜碳银复合超导材料的机理也已经引入进去了，目前正在做模拟实验，看看能不能通过模型来找出让超导材料临界磁场提升的方法。”
“先带我去看看。”
徐川点了点头，也没多说，跟着朝实验室走去。
提升超导材料的临界磁场并不是一件那么容易的事情，自1911年，卡默林·昂内斯在4. 2K的极低温环境下发现汞具有零电阻现象后。
超导现象引起了物理与材料科学界广泛高度关注，大量研究人员投入到这类具有高载流能力的新材料研发和超导电流传输机理揭示的研究热潮中。
但时至今日，超导材料依旧并没有太大的突破。
如果不是他带来了高温铜碳银复合超导材料，如今的科学界距离大规模的应用高温超导材料依旧是个难题。
至于如何提升超导材料的三个临界特性，也就是超导特性，依旧是科学界研究的前沿发现。
尽管如今的研究人员已经可以通过控制超导体的微观结构、添加掺杂元素、磁场强度叠加等方法来提高部分超导体的临界磁场强度。
但对于超导体本身的临界磁场提升来说，这依旧是个巨大的难题。
所以即便是理论工作都已经做好了，徐川也不敢说百分百能制造出高临界磁场强度的超导材料。
实验室中，承载着KL-66材料强抗磁性机理的计算模型正在南大的超级计算机上运行着。
通过底层的数学架构，超级计算机正在模拟着在于费米弧状态电子的反转对称性。
利用这种方式，将高温铜碳银复合超导材料中Cu原子引入C原子的位置，形成应力形变，进而产生非平凡的量子现象，促使磁力阱的产生。
理论上来说，应用这种方式，做到提升高温铜碳银复合材料的临界磁场是没问题的。
但实际上，对于超导体这种材料，任何一点微小的变动，都会带来连锁反应。
所以在提升临界磁场的时候，势必会连锁引起其他性能的变化，如临界电流强度上限，临界温度降低等等。
当然，也有可能是提升。
毕竟实验结果没出来，谁也说不定这份材料最终会怎么变化。
不过在徐川看来，其他超导性能朝着低性能方向降低的可能性远超过提升。
但只要降低的性能在可接受范围内，就足够了。
实验室中，徐川看了一会计算模型运行时刷出来的实时日志，接着看向樊鹏越，问道：“说起来，去年年底的时候让你准备的超级计算机怎么样了？”
樊鹏越：“已经在安排人处理了，原本计划找IBM针对性做一套计算材料领域的超算，毕竟IBM在这方面很拿手。”
“但后面经过商议沟通后，因为考虑到安全和保密等方面东西，我们重新联系了国内的华科曙光，正在和华科进行商议定制。”
“目前预计资金在10亿左右。”
闻言，徐川微微皱起了眉头：“10亿？怎么就这么点？”
10个亿的资金，听起来是个天文数字，但放到超算领域，如果要定制一台性能高的超算的话，远远不够。
就拿十年前在羊城修建的超级计算中心“天河二号”来说，其造价就达到了25亿。
虽说个人私企修建的超级计算机在性能上不追求超越国家级的超算中心，但10个亿的资金，老实说在他看来的确不够。
樊鹏越笑着道：“总造价不止10亿，和华科那边商议定制的超级计算机总造价在35亿左右，差不多是10亿预算的三点五倍。”
“但是咱们的川海材料研究所属于国家重点支持的科技创新企业，不仅仅在税收政ce等方面有优惠，在修建这种大型科研设备的时候同样是有各种补贴支持的。”
“不仅仅是直接的科研经费补贴，还有在购买，建造这类设备时可以降低价格之类的补贴。”
“所以林林总总算下来，我们修建超算中心只需要付出不到三分之一的资金，其他的都由国家进行补贴或华科那边承担了。”
徐川想了下，总算想起来了当初在核废料项目完工后，上面给了他一份申请文件，将当时才新建不久的川海材料研究所纳入了什么政ce里面。
当时他也没太在意，今天才发现，这玩意居然补贴这么夸张的吗？
承载着KL-66材料强抗磁性机理的计算模型在南大的超级计算机上已经跑了四天的时间了，徐川又在研究所等了两天，模拟测试结果才出来。
收到南大超算传递回来的数据后，樊鹏越第一时间就找了过来。
徐川：“结果如何？”
樊鹏越脸上带着兴奋，快速道：“从模拟结果来看，理论上成功后了！临界磁场的提升巨大！”
徐川深吸了口气，也没继续追问，快步来到了打印机房。
打印机嗡嗡的声音正响着。
很快，徐川拿到了他想要的东西，针对高温铜碳银复合超导材料引入强抗磁性机理的模拟测试结果。
拿着资料，徐川也没有回自己的办公室，直接就在实验室中翻阅了起来。
一张一张的数据图和表单不断的映入他的瞳孔中。
“跨越费米能级的Cu远在填充到了平带中，理论上来说这应该是由Cu的轨道与C的2d轨道杂化形成的。”
“而在导带底部和价带顶部，模拟引入空穴后Cu原子都具有自旋极性，从结果来看，这种新型材料在常温下已经成为双极磁性半导体有点意思。”
摸着下巴，徐川翻阅着手中的材料。
让他有些意外的是，从模拟结果来看，经过特殊纳米手段进行调节，引入额外的Cu原子占据原本空穴效应形成的轨道后，铜碳银复合材料的性质意外的出现了改变，从原先的类陶瓷材料变成了类半导体材料。
这是他没有想到的东西。
尽管很多陶瓷材料本身就是半导体，但这一性质出现在他一手研发出来的高温铜碳银复合材料上，还真让他挺诧异的。
毕竟上辈子他研究出这种材料后，肯定翻来过去的测试验证折腾过很多次，但均未发现它还有这种性质。
只能说这种额外的改变也不知道会不会大幅度的影响原本的超导性质。
至于影响，那肯定是有的。
毕竟材料的性质已经改变了。
不过整体来说，这改变的区域大部分是非超导部分，应该不会导致它直接跌出超导材料领域。
毕竟要合成出绝对纯净的超导体是异常难的，其中会包含有所需超导相之外的其它相。
比如氧化铜基的钇钡铜氧中超导的主要是钇钡铜氧123相，但也有不超导的211相，BSCCO中超导的是2223相和2212相，这两个相的临界温度还不同。
而高温铜碳银复合超导材料也一样，它主要的超导体是由铜碳银基复合结构构成的，这是它的超导相，而在超导相以外，还有铜碳银材料形成的各种其他复合结构。
而这些复合结构则是不超导的，通过模型改变的，正是这些不超导相。
利用磁力阱的产生，配合原本的超导相，进一步的提升临界磁场，这是学术话语。
简单的来说，就是在复合材料上进一步的掺杂复合材料，继续提升它的性能。
话糙理不糙，利用Cu原子的特性在非超导相上形成磁力阱，干的就是这事。
思索着，徐川继续翻阅着手中模拟实验结果。
在完成了材料的优化后，通过第一性原理计算和材料计算模型，南大的超算中心对优化后的超导体进行超导性质的计算。
一项项的数据罗列在了表格中。
硬度、韧性、相纯度、相占比、硬度、塑性等各种常规性能率先映入了他的眼中。
对于这些材料的普通属性，徐川只是简单的扫了一眼，目光便落在后面的超导性能上。
【模拟临界温度（Tc）：121.6-134.3K】
【模拟临界磁场（Hc）：在152K下，Hc可达37.4T-42.7TT，在77K下，Hc可达最大值47.268T。】
【模拟临界电流（Ic）：在40T下推算可达到5100A/mm2。】
【临界电流密度（Jc）：】
【导热系数：591.3W/m·k】
三大临界数据在徐川眼眸中出现。
临界温度果然降低了，从原先的152K降低到了模拟的121.6K，不过这个影响并不大，还在液氮的冷却范围中。
关键点在于临界磁场的模拟数据，从原先的20T提升到了37T，最大值达到了47T，这差不多翻了两倍多。
“漂亮！40T的临界磁场，这强度绝对够用了！”
看着手中还散发着余温与墨香的A4纸，徐川瞳孔中充溢着喜悦和激动。
巨幅的临界磁场提升，毫无疑问印证了他之前的理论计算。
如果在接下来的真正实验中，能复刻出来这种超导数据，毫无疑问，小型化可控核聚变与空天发动机的希望，有了！
40T的临界磁场，通过磁场叠加的方式可以轻轻松松的做到60T以上，甚至更高。
而这种级别的磁场强度，无论是对于高温等离子体的约束，还是构造加速磁场，都能在现有的基础上获得极大的提升。
PS：晚上还有一章，不过12点前应该来不及了，还得查一点资料，求月票。
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九组的大佬，火影同人第一人（咳，他自称九组最垃圾最废的扑街呕血力作！实际是万钧大佬！）
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尽管里面掺杂了一些芯片设计之类的东西，但对他来说，要理解这些东西并不困难。
日子就这样一天天的过去，在元宵节过完后的第一周，川海材料研究所传来了个好消息。
在研究所计算实验室建模人员加班加点的努力下，针对KL-66材料强抗磁性机理的数学机理模型，建立起来了。
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强临界磁场的超导材料，是小型化可控核聚变以及空天发动机系统的核心之一。
只有临界磁场突破了原有的范畴，才能做到提供更强的约束磁场和加速磁场。
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解决了海思和华芯的难题后，接下来就是他自己的了。
航天航空的发展，是迈向太空和遥远宇宙深空的第一步。
熬了两天夜，加快一些速度海思和华芯的难题解决后，徐川将答案与方法交给了毛舜后，迅速赶到了川海材料研究所。
芯片领域的突破，并不是他的功劳。
利用数学能力来帮助海思和华芯解决难题，也只不过是锦上添花而已。
不过徐川对此仍然很感到高兴。
毕竟科技的突破，是无法依赖一个人的。
这是现实，不是，他也做不到一个人带动所有领域的发展。
除非是像中一样，给他一个万能的系统，再给予他一千年的寿命，或许有机会能触摸熟悉每一个领域。
就像芯片的发展，这完全可以说是一个复杂程度不亚于可控核聚变技术的领域。
从设计、制造、封装、测试，每一个环节都又衍生出繁多的分支。
其他的不说，光是制造环节，一个光刻机，就足够卡死绝大部分的国家了。
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这种工业王冠上的明珠，是集十几个西方国家，几十个顶尖公司一起努力配合，才完成研发制造的。
华国要以一己之力，去追求超越十几个国家的成果，其难度自然不言而喻。
所以对于科技的发展，徐川自然是希望越多的人进入这个领域越好。
一路来到川海材料研究所，徐川打了个电话给樊鹏越，这位大师熊迅速赶了下来。
“情况如何了？”
看着穿着熟悉白大褂的大师兄，徐川也没废话，直接开口问道。
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“先带我去看看。”
徐川点了点头，也没多说，跟着朝实验室走去。
提升超导材料的临界磁场并不是一件那么容易的事情，自1911年，卡默林·昂内斯在4. 2K的极低温环境下发现汞具有零电阻现象后。
超导现象引起了物理与材料科学界广泛高度关注，大量研究人员投入到这类具有高载流能力的新材料研发和超导电流传输机理揭示的研究热潮中。
但时至今日，超导材料依旧并没有太大的突破。
如果不是他带来了高温铜碳银复合超导材料，如今的科学界距离大规模的应用高温超导材料依旧是个难题。
至于如何提升超导材料的三个临界特性，也就是超导特性，依旧是科学界研究的前沿发现。
尽管如今的研究人员已经可以通过控制超导体的微观结构、添加掺杂元素、磁场强度叠加等方法来提高部分超导体的临界磁场强度。
但对于超导体本身的临界磁场提升来说，这依旧是个巨大的难题。
所以即便是理论工作都已经做好了，徐川也不敢说百分百能制造出高临界磁场强度的超导材料。
实验室中，承载着KL-66材料强抗磁性机理的计算模型正在南大的超级计算机上运行着。
通过底层的数学架构，超级计算机正在模拟着在于费米弧状态电子的反转对称性。
利用这种方式，将高温铜碳银复合超导材料中Cu原子引入C原子的位置，形成应力形变，进而产生非平凡的量子现象，促使磁力阱的产生。
理论上来说，应用这种方式，做到提升高温铜碳银复合材料的临界磁场是没问题的。
但实际上，对于超导体这种材料，任何一点微小的变动，都会带来连锁反应。
所以在提升临界磁场的时候，势必会连锁引起其他性能的变化，如临界电流强度上限，临界温度降低等等。
当然，也有可能是提升。
毕竟实验结果没出来，谁也说不定这份材料最终会怎么变化。
不过在徐川看来，其他超导性能朝着低性能方向降低的可能性远超过提升。
但只要降低的性能在可接受范围内，就足够了。
实验室中，徐川看了一会计算模型运行时刷出来的实时日志，接着看向樊鹏越，问道：“说起来，去年年底的时候让你准备的超级计算机怎么样了？”
樊鹏越：“已经在安排人处理了，原本计划找IBM针对性做一套计算材料领域的超算，毕竟IBM在这方面很拿手。”
“但后面经过商议沟通后，因为考虑到安全和保密等方面东西，我们重新联系了国内的华科曙光，正在和华科进行商议定制。”
“目前预计资金在10亿左右。”
闻言，徐川微微皱起了眉头：“10亿？怎么就这么点？”
10个亿的资金，听起来是个天文数字，但放到超算领域，如果要定制一台性能高的超算的话，远远不够。
就拿十年前在羊城修建的超级计算中心“天河二号”来说，其造价就达到了25亿。
虽说个人私企修建的超级计算机在性能上不追求超越国家级的超算中心，但10个亿的资金，老实说在他看来的确不够。
樊鹏越笑着道：“总造价不止10亿，和华科那边商议定制的超级计算机总造价在35亿左右，差不多是10亿预算的三点五倍。”
“但是咱们的川海材料研究所属于国家重点支持的科技创新企业，不仅仅在税收政ce等方面有优惠，在修建这种大型科研设备的时候同样是有各种补贴支持的。”
“不仅仅是直接的科研经费补贴，还有在购买，建造这类设备时可以降低价格之类的补贴。”
“所以林林总总算下来，我们修建超算中心只需要付出不到三分之一的资金，其他的都由国家进行补贴或华科那边承担了。”
徐川想了下，总算想起来了当初在核废料项目完工后，上面给了他一份申请文件，将当时才新建不久的川海材料研究所纳入了什么政ce里面。
当时他也没太在意，今天才发现，这玩意居然补贴这么夸张的吗？
承载着KL-66材料强抗磁性机理的计算模型在南大的超级计算机上已经跑了四天的时间了，徐川又在研究所等了两天，模拟测试结果才出来。
收到南大超算传递回来的数据后，樊鹏越第一时间就找了过来。
徐川：“结果如何？”
樊鹏越脸上带着兴奋，快速道：“从模拟结果来看，理论上成功后了！临界磁场的提升巨大！”
徐川深吸了口气，也没继续追问，快步来到了打印机房。
打印机嗡嗡的声音正响着。
很快，徐川拿到了他想要的东西，针对高温铜碳银复合超导材料引入强抗磁性机理的模拟测试结果。
拿着资料，徐川也没有回自己的办公室，直接就在实验室中翻阅了起来。
一张一张的数据图和表单不断的映入他的瞳孔中。
“跨越费米能级的Cu远在填充到了平带中，理论上来说这应该是由Cu的轨道与C的2d轨道杂化形成的。”
“而在导带底部和价带顶部，模拟引入空穴后Cu原子都具有自旋极性，从结果来看，这种新型材料在常温下已经成为双极磁性半导体有点意思。”
摸着下巴，徐川翻阅着手中的材料。
让他有些意外的是，从模拟结果来看，经过特殊纳米手段进行调节，引入额外的Cu原子占据原本空穴效应形成的轨道后，铜碳银复合材料的性质意外的出现了改变，从原先的类陶瓷材料变成了类半导体材料。
这是他没有想到的东西。
尽管很多陶瓷材料本身就是半导体，但这一性质出现在他一手研发出来的高温铜碳银复合材料上，还真让他挺诧异的。
毕竟上辈子他研究出这种材料后，肯定翻来过去的测试验证折腾过很多次，但均未发现它还有这种性质。
只能说这种额外的改变也不知道会不会大幅度的影响原本的超导性质。
至于影响，那肯定是有的。
毕竟材料的性质已经改变了。
不过整体来说，这改变的区域大部分是非超导部分，应该不会导致它直接跌出超导材料领域。
毕竟要合成出绝对纯净的超导体是异常难的，其中会包含有所需超导相之外的其它相。
比如氧化铜基的钇钡铜氧中超导的主要是钇钡铜氧123相，但也有不超导的211相，BSCCO中超导的是2223相和2212相，这两个相的临界温度还不同。
而高温铜碳银复合超导材料也一样，它主要的超导体是由铜碳银基复合结构构成的，这是它的超导相，而在超导相以外，还有铜碳银材料形成的各种其他复合结构。
而这些复合结构则是不超导的，通过模型改变的，正是这些不超导相。
利用磁力阱的产生，配合原本的超导相，进一步的提升临界磁场，这是学术话语。
简单的来说，就是在复合材料上进一步的掺杂复合材料，继续提升它的性能。
话糙理不糙，利用Cu原子的特性在非超导相上形成磁力阱，干的就是这事。
思索着，徐川继续翻阅着手中模拟实验结果。
在完成了材料的优化后，通过第一性原理计算和材料计算模型，南大的超算中心对优化后的超导体进行超导性质的计算。
一项项的数据罗列在了表格中。
硬度、韧性、相纯度、相占比、硬度、塑性等各种常规性能率先映入了他的眼中。
对于这些材料的普通属性，徐川只是简单的扫了一眼，目光便落在后面的超导性能上。
【模拟临界温度（Tc）：121.6-134.3K】
【模拟临界磁场（Hc）：在152K下，Hc可达37.4T-42.7TT，在77K下，Hc可达最大值47.268T。】
【模拟临界电流（Ic）：在40T下推算可达到5100A/mm2。】
【临界电流密度（Jc）：】
【导热系数：591.3W/m·k】
三大临界数据在徐川眼眸中出现。
临界温度果然降低了，从原先的152K降低到了模拟的121.6K，不过这个影响并不大，还在液氮的冷却范围中。
关键点在于临界磁场的模拟数据，从原先的20T提升到了37T，最大值达到了47T，这差不多翻了两倍多。
“漂亮！40T的临界磁场，这强度绝对够用了！”
看着手中还散发着余温与墨香的A4纸，徐川瞳孔中充溢着喜悦和激动。
巨幅的临界磁场提升，毫无疑问印证了他之前的理论计算。
如果在接下来的真正实验中，能复刻出来这种超导数据，毫无疑问，小型化可控核聚变与空天发动机的希望，有了！
40T的临界磁场，通过磁场叠加的方式可以轻轻松松的做到60T以上，甚至更高。
而这种级别的磁场强度，无论是对于高温等离子体的约束，还是构造加速磁场，都能在现有的基础上获得极大的提升。
PS：晚上还有一章，不过12点前应该来不及了，还得查一点资料，求月票。
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