“周宇,你来定。”卫宏把决定权交给了周宇,他了解周宇对科研的痴迷,也知道他一向不喜欢浪费时间。
周宇没有任何犹豫,说:“我不累,想去参观下实验,可以吗?”
郑叶院长听了,顿时喜上眉梢:“当然可以!我们已经准备好了最新的实验环境和样品,就等周宇同志您来指导了!
郑叶立刻转向身旁的黄慧慧和其他研究员:“小黄,你们带周宇同志先去材料实验室,把我们最新合成的陶瓷复合材料样品拿出来,详细讲解一下它的性能数据和测试过程!”
“顺便叫孙永华准备实验装置,进行实验!”
郑叶陪著周宇等人走进核聚变实验室,周宇一眼就看见了空旷的场地上有一个巨大的球形装置,在那颗球上,还竖著不少金属支柱,像刺蝟的尖刺般向外延伸。
“实验室我们待会儿再来吧,我们先去看看材料。”郑叶提醒道。
周宇只好点头,跟看他去了材料实验室。
“这个就是我们取得突破的材料,主要用於靶丸的关键包覆层。”
“这款新型陶瓷复合材料,我们將其设计为多层结构,以应对聚变点火时的极端环境。”
她指著展示柜旁的屏幕上的详细结构图,说:“外层是掺釔碳化硅纳米晶层,它主要负责抵抗高能中子辐照和等离子体的侵蚀,同时提供良好的机械支撑。”
她继续介绍道:“中间过渡层採用碳化硼钨叠层结构,这是为了在不同材料层之间提供平稳的应力过渡,並进一步增强材料的韧性和热稳定性。”
“最內层则是化学气相沉积的类金刚石碳薄膜。”
“这一层是我们攻关的重点之一,它要求极高的纯度和致密性,直接接触靶丸內部的聚变燃料,需要承受瞬时超高压和温度衝击。”
她按下展示柜旁的按钮,屏幕上立即跳出详细的材料数据:“我们通过磁控溅射与分子束外延交替沉积技术,在微米尺度上精细控制,形成了1352个功能梯度层,这种独特的分层设计,使得材料的各项性能得以优化。”
“具体来说,每层热膨胀係数从外到內递减,有效避免了在聚变反应瞬时超高温下的热应力集中导致的材料开裂。”
“而热导率则从外层的8。7wm·k逐步提升到最內层的216wm·k。”
黄慧慧指著跳动的数据,颇有些自豪地说,“这意味著热量能以极快的速度从高温区传导出去,最大限度地保护材料结构,確保靶丸在点火瞬间的稳定性。”
周宇听得非常专注,他没有打断黄慧慧的讲解,只是目光紧盯著屏幕上的数据,当黄慧慧说完,他才缓缓开口:“这个热导率梯度设计確实巧妙,能有效缓解热衝击。”
“不过,在极端雷射功率密度下,尤其是在多脉衝重复频率的工况下,材料內部会產生更复杂的应力波叠加效应。”
“你们在实验中,有没有观察到纳米晶层內部的晶界滑移或非晶化现象?以及,在高剂量中子辐照后,材料的韧性模量和疲劳寿命是否有明显的退化?”
他提出的问题並非简单的数据复述,而是深入到材料在更复杂、更严苛未来工况下的性能极限和微观损伤机制。
黄慧慧和旁边的研究员孙永华对视一眼,脸上都露出了些许惊讶的神色。
这些问题显然比他们准备的常规匯报內容要深入得多,甚至触及到了他们目前研究的前沿和挑战点。
卫宏其实来过很多次他们研究院,但都提不出这么专业的问题。
果然,科研大佬就是科研大佬,提出的问题都不一样。
郑叶院长在旁边听著,脸上露出了欣赏的笑容,他知道周宇的水平,也正是期待他能提出这样有深度的问题。
“慧慧,你继续,涉及核心的部分也可以说,卫总和周宇同志都是自己人,没必要隱瞒。”
得到郑叶的示意,黄慧慧接下往下说了。
“针对晶界滑移和非晶化现象,我们通过高分辨透射电镜和原位拉曼光谱进行了表徵。”
“在模擬多脉衝极端条件下,我们確实观察到了极少量局部区域的纳米晶粒边界有轻微形变跡象,但尚未达到显著的晶界滑移程度。”
“而非晶化现象,由於我们掺杂了釔元素进行晶界钝化和辐照损伤修復,並採用了非平衡沉积工艺,目前在实验剂量下,我们未观察到大面积的非晶化转变。”
她调了下屏幕上的图,指著一组复杂的曲线说:“至於韧性模量和疲劳寿命的退化,
这是核聚变材料面临的长期挑战。”
“在高剂量中子辐照后,我们通过纳米压痕测试和微观力学实验,確实检测到材料的断裂韧性有微量下降,但整体仍在可接受范围內,並且远优於现有材料。”
“疲劳寿命方面,我们正在通过加速老化实验和分子动力学模擬进行长期预测,目前来看,优化后的层状结构能有效分散应力,延缓疲劳裂纹的萌生和扩展。”
“我们还在探索引入自修復机制的可能性,比如通过热诱导相变来填补辐照损伤导致的微孔洞,进一步提升材料的服役寿命。”