开局上交核聚变，能给份工作吗？ 第70章 低维态材料

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。

如果能大规模制备和生产之后能不能获得稳定的产品。

其中最重要的是不是能够用可控的成本去大规模的生产。

不解决工程化的问题，再新的科技也无法转化为生产力。

2025年3月龙科院的物理研究所就成功的解决了二维金属工程化的这个难题。

实现了人类社会首个原子级二维金属材料的大面积制备。

生产出来的原子级二维金属， 整个厚度为0.1纳米的单原子层金属（相当于头发丝的二十万分之一）。

安德烈.盖姆和科斯提亚.诺沃肖诺夫，两人是研究单原子材料的科学家。

只是把用胶带粘在纯度很高的石墨材料上。

然后撕下来，就得到了单层原子的石墨烯，也就是石墨的的二维状态。

凭此二人就获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

解决不了工程化的难题，石墨烯就没办法真正转化为生产力。

目前的石墨烯生产中。

微机剥离法效率低，气相沉积法成本高不说，能沉积出多少层的石墨只能看天意。

外延生长法和氧化石墨还原法在大规模生产时面临质量控制的困难。

所以十几年过去了，石墨烯的量产还遥遥无期。

这次龙科院物理所是已经解决了工程化问题才发表的学术论文。

龙国科学家真的非常厉害。

本来低维材料就是刘阳一个主要用功的方向。

材料问题解决了，很多设计才能实现。

既然二维金属的量产已经实现。

刘阳决定把科技树中更多的二维材料生产工艺抄出来。

针对不同的材料采用不同的生产工艺。

可以节省物理所的研究时间，把注意力放到多种材料的二维制备上来。

已解决各行各业以新换旧的问题。

尽快的把新材料在龙国的各行各业中快速的推广运用起来。