星火尖端材料研究院三号合成实验室内,气氛凝重得能拧出水来。
崔明远站在通风橱前,眉头紧锁,透过特制护目镜仔细观察着反应釜内的情况。几个年轻的研究员屏息凝神地围在四周,连大气都不敢喘。
温度曲线还是不对。崔明远的声音冷得像冰,1350度恒温阶段出现了±3度的波动。王磊,解释一下。
被点名的年轻博士脸色发白,紧张地翻看手中的实验记录:崔、崔博士,高温炉的控温系统我们已经校准过三次了,但每次升到1300度以上,总会有细微波动...
细微?崔明远猛地转身,眼神锐利如刀,在氢化物的合成中,2度的温差就足以让晶格结构发生不可逆的改变!这个道理还需要我重复吗?
王磊低下头,不敢再说话。
这是他们尝试合成林烨提出的L-Y-7材料的第十七次实验。根据林烨提供的理论框架,这种稀土-氢-氧三元化合物被认为是实现高性能固态氢电解质的关键。理论计算显示,其氢离子电导率有望达到现有最好材料的十倍以上。
但理论终究是理论。
实验室角落的废弃物收集箱里,已经堆满了前十六次实验的失败样品——有的颜色不对,有的根本没能形成预期的晶体结构,还有一次甚至因为温度控制失误导致反应釜内衬受损,不得不停机检修了两天。
崔博士,助理研究员小李小心翼翼地开口,林总提供的这个材料体系,对合成条件的要求实在太苛刻了。不仅需要超高纯度原料,还要在特定气氛保护下进行长达72小时的高温反应,任何一个环节出问题都会前功尽弃...
所以呢?崔明远冷冷地打断他,就因为难,我们就不做了?
我不是这个意思...小李连忙解释。
崔明远摘下护目镜,揉了揉发胀的太阳穴。即便是他这样在材料领域深耕二十多年的老将,也不得不承认林烨提出的这个材料体系确实极具挑战性。那些看似完美的理论预测,在实践中却要面对无数个难以控制的变量。
把这次的样品送去表征室,他吩咐道,我要在下午三点前看到xRd和SEm的完整数据。
是,崔博士。
研究员们如蒙大赦,立即开始收拾实验设备。就在这时,实验室的门被推开,林烨和周伟走了进来。
怎么样,崔博士?林烨关切地问道,目光扫过实验台上尚未清理的反应装置。
崔明远示意助手们继续工作,自己则领着两人来到隔壁的办公室。他打开电脑,调出一系列数据和图像。
第17次尝试,又失败了。他直言不讳,你看这个xRd图谱,虽然主峰位置对了,但是半峰宽太大,说明结晶度不够。SEm图像也证实了这一点,晶粒尺寸分布太宽,存在大量晶界。
林烨仔细查看着数据,眉头微蹙:是前驱体混合不均匀导致的?
不止,崔明远调出另一组数据,我们发现原料中的微量水分会显着影响成相过程。虽然已经在手套箱中操作,但想要完全杜绝水分的影响,需要把露点控制在零下80度以下,这已经超出了现有设备的极限。
周伟倒吸一口凉气:零下80度?这要求也太变态了。
更麻烦的是相变控制问题。崔明远又调出一张相图,你提出的这个材料在冷却过程中会经历三个相变点,每个相变都会引起体积变化。如果冷却速率控制不当,样品就会因为内应力而开裂。
他指着电脑上的照片,那是前几天的一次实验样品,表面布满了蛛网般的裂纹。
所以现在的情况是,崔明远总结道,理论上完美的材料,在实际合成中面临着三大难题:原料纯度要求超出商业供应水平、合成条件接近现有设备极限、相变控制需要突破传统工艺。
办公室里陷入短暂的沉默。窗外,研究院的其他实验室都在正常运转,唯独这个核心项目举步维艰。
成品率现在有多少?林烨问道。
如果以符合理论性能为标准,目前是零。崔明远的回答毫不留情,即使放宽到结构基本正确,成品率也不到5%。而且,我们至今还没能制备出尺寸超过1厘米的完整样品。
周伟忍不住插话:崔博士,我们是不是可以考虑先降低标准?比如先从简单的二元体系开始,或者...
不行。崔明远斩钉截铁地打断,林总提出的这个材料体系之所以有希望突破,就在于其三元协同效应。简化体系就等于放弃了最大的优势。
林烨点点头:崔博士说得对,我们不能因为困难就降低目标。不过,他话锋一转,也许我们可以换个思路。
他走到白板前,拿起笔开始画示意图:既然一次性合成完美晶体如此困难,我们能不能分步进行?先制备纳米级的前驱体,再通过电场辅助烧结来实现低温致密化?
崔明远眼睛微微一亮:你是说...先解决成相问题,再解决致密化问题?
没错,林烨继续画着工艺流程,这样可以把最苛刻的合成条件分解到不同阶段,降低每个环节的难度。而且纳米材料往往具有更好的烧结活性。
但是纳米前驱体的制备本身也是个难题...崔明远陷入思考。
我们可以尝试超声辅助水热法,林烨写下几个化学方程式,虽然效率低一些,但是对设备要求没那么高,更适合实验室阶段的工艺探索。
两人你一言我一语地讨论起来,白板上很快布满了复杂的化学式和技术路线图。周伟在一旁看得目瞪口呆,他没想到林烨在材料制备方面也有如此深厚的造诣。
这个方法值得一试。崔明远最终点头,虽然会增加制备步骤,但确实可以规避目前遇到的一些关键难题。王磊!
年轻的博士立即推门进来:崔博士?
重新制定实验方案,崔明远指着白板,我们改用分步合成策略。你带一组人负责前驱体制备,重点优化水热反应的参数。我带另一组人研究电场辅助烧结的工艺窗口。
王磊明显振奋了许多,立即开始记录要点。
林烨补充道:设备方面有任何需求,直接向周总提。如果需要定制特殊装置,我们可以在星火智造自己的精密加工车间解决。
太好了!王磊兴奋地说,我们正好需要一台能够精确控制升温速率的小型烧结炉,市面上的产品都达不到要求。
把技术参数给周总,林烨对周伟点点头,这件事你来协调。
没问题。周伟立即应下。
送走林烨和周伟后,崔明远重新戴上护目镜,对研究团队说:都听到了?我们有了新的方向。现在不是灰心的时候,而是要把每次失败都当作进步的阶梯。
他环视着这群年轻的科研人员:我知道这段时间大家很辛苦,也很挫败。但我要告诉你们,材料研发就是这样,99%的时间都在面对失败。可只要那1%的成功到来,就足以改变世界。
研究员们的眼神重新燃起了斗志。
现在,我们分头行动。崔明远开始布置任务,王磊带一组人立即开始前驱体合成的预实验。小李负责联系原料供应商,寻找纯度更高的稀土氧化物。其他人跟我继续优化高温合成工艺,就算新路线可行,老方法也不能完全放弃。
实验室里重新忙碌起来。虽然前路依然充满挑战,但至少,他们又找到了一条值得尝试的新路径。
崔明远走到窗前,看着林烨和周伟远去的背影,若有所思。这位年轻的创始人不仅有着超前的技术眼光,在具体的技术难题上也总能提出建设性意见。这让他对这次合作,又多了几分信心。
好了,他转身对团队说,让我们开始第十八次尝试。