陈默那番关于“圣杯”的、充满了疯狂与智慧的宣言,像一场剧烈的思想风暴,在林浩的脑海里,掀起了滔天巨浪。
他站在那面巨大的白板前,感觉自己像一个刚刚被授予了骑士封号的年轻扈从,即将跟随一位传奇的将军,踏上一场注定要被载入史册的、九死一生的远征。
巨大的兴奋和使命感,让他浑身的血液都为之沸腾。但当最初的激情退去,冷静回归时,一个最现实、也最基本的问题,摆在了他的面前。
“老师,”他看着白板上那棵巨大的、分支繁复的“实验树”,有些茫然地问道,“我们的远征,第一步,该从哪里开始?这上面……有几十种可能的路线。”
他知道,自己不能再像之前制备Lm-101时那样,靠着陈默给的一个模糊方向和自己的运气去“撞”。面对“低温增韧”这个更高级别的目标,任何一次盲目的尝试,都可能是对宝贵时间和资源的巨大浪费。
“问得好。”陈默似乎早就料到他会有此一问。他没有直接回答,而是将林浩,带到了另一面墙壁前。
那面墙上,挂着一张几乎和白板一样巨大的、彩色的元素周期表。每一个元素格子里,都密密麻麻地,标注着它的原子半径、电负性、电子层结构、熔点等一系列物理化学参数。
“在你开始新一轮的‘炼丹’之前,你必须先学会,从一个‘炼金术士’,转变为一个真正的‘材料化学家’。”陈默说,“炼金术士,靠的是神秘的配方和虚无缥缈的运气。而化学家,靠的是对元素周期表最深刻的理解,和对原子间相互作用规律的精准掌控。”
他指着元素周期表,像一个指点江山的元帅,开始为林浩,系统地讲解他们这场“圣杯战争”的“排兵布阵”之法。
“我们先回到原点。”陈默的笔,指向了Lm-101的几个主要组成元素——锆(Zr)、铜(cu)、镍(Ni)、铝(Al)、钇(Y)。
“我们来给这个‘功勋家族’的成员,做一个性格侧写。”陈默用一种极其生动的语言,开始了他的讲解。
“锆,是这个家的‘大家长’,原子半径大,性格稳重,它构成了我们材料的‘骨架’,决定了整个体系的基本属性。”
“铜和镍,是两个活泼的‘小兄弟’,它们之间有很强的负混合焓,天生就喜欢‘抱团’,这种强烈的化学亲和力,使得我们的合金,在熔融状态下,不容易结晶,这是非晶形成能力的关键。”
“铝,是个‘和事佬’,原子半径小,可以灵活地填充到其他大原子留下的缝隙里,让整个‘家庭’的结构更致密、更稳定。”
“而钇,”陈默的语气,变得有些特别,“它就是我们之前成功的‘功臣’,也是一个‘闯入者’。它是一个原子半径超大的‘巨人’,它的存在,像在拥挤的地铁车厢里,硬塞进了一个相扑选手,把所有人都挤得东倒西歪,极大地增加了体系的‘拓扑混乱度’,也就是‘熵’,从而在热力学上,提升了非晶的形成能力。”
陈默的这番“元素性格分析法”,让林浩听得入了迷。他第一次发现,原来冰冷的元素周期表,也可以像一个充满了恩怨情仇的“江湖”,每一个元素,都有它自己的“人设”和“使命”。
“好了,‘旧家族’的成员我们分析完了。”陈默说,“现在,我们要考虑的,是给这个家族,引入一些‘新成员’,也就是微量掺杂元素。让它们去扮演一个全新的、我们最需要的角色——‘剪切带的诱导者与强化者’。”
他转过身,在白板上,重重地写下了这句话。
“我们的核心目标,是让材料在低温下,能够萌生出更多、更细密的剪切带,并且,让这些剪切带本身,变得更‘粘’、更不容易发展成致命的裂纹。围绕这个目标,我为你设计了两个主要的实验方向。”
他指着“实验树”的第一个主干。
“方向一:结构扰动——引入更大的‘混乱’。”
“我们的思路是,既然钇这个‘巨人’的加入,能带来‘低温不脆化’的效果。那么,如果我们加入一个比钇更‘霸道’、更‘不讲理’的‘超级巨人’,会不会就能诱导出‘低温增韧’呢?”
他的笔,在元素周期表上,缓缓地移动,最终,停在了左下角那片充满了各种“大家伙”的区域——镧系元素。
“比如,镧(La)、铈(ce),或者更后面的铪(hf)、钪(Sc)。”他说,“它们的原子半径比钇还要大,而且化学性质更活泼,它们就像一些‘体型巨大、性格懒散’的胖子,一旦把它们掺进我们这个‘家庭’,它们就会在局部,形成一些能量更高、结构更不稳定的‘软区’。这些‘软区’,在外力作用下,就可能成为剪切带优先萌生的‘策源地’。”
然后,他又指向了第二个主干。
“方向二:化学键合——引入更强的‘羁绊’。”
“另一个思路是,我们不去改变结构,而是去改变原子间的‘关系’。让剪切带在扩展时,遇到的阻力更大,变得更‘粘’。”
“‘粘’,在物理上,意味着剪切带在扩展时,内部的能量耗散更大。我们需要一些元素,它们能够被‘拖拽’进剪切带里,但在运动时,又会与周围的基体原子,产生强烈的电子层相互作用,像是在黏稠的糖浆里游泳,从而耗散掉大量的能量。”
这一次,他的笔,指向了元素周期表的中部——过渡金属区。
“比如,钴(co)或者铁(Fe)。”他说,“这些元素,与我们体系里的铜和镍,有着非常微妙的磁性和电子耦合效应。它们既能很好地融入这个‘家庭’,又会像一些‘身手矫健、但又喜欢拉帮结派’的武林高手,在内部形成一些小小的‘化学短程有序’团簇。这些团簇,会成为剪切带扩展时,难以逾越的‘钉扎点’。”
当陈默讲解完毕,林浩感觉自己的大脑,被彻底地“重塑”了。
他眼中的“炼丹”,不再是毫无头绪的、碰运气式的乱炖。
它变成了一场有理论、有策略、有目标的“排兵布阵”。他要做的,不再是简单地混合金属,而是要像一个高明的导演,去挑选合适的“演员”(元素),赋予它们不同的“角色”(结构扰动或化学钉扎),然后,在那个看不见的、原子尺度的战场上,去编排一出名为“低温增韧”的、精彩绝伦的大戏。
“明白了吗?”陈默问。
“明白了!”林浩重重地点头,他的眼中,充满了前所未有的、理性的光芒。
“很好。”陈默将那支红色的马克笔,再次交到了林浩的手中。
“现在,轮到你了。”
“从今天起,你就是这场大戏的‘总导演’。你要决定,邀请哪些‘新演员’加入,要决定,给它们多少‘戏份’(掺杂比例),要决定,用什么样的‘舞台’(制备工艺),来让它们尽情地表演。”
“去吧,开始你的创作。只不过这一次,你的剧本,是整个元素周期表。”
林浩接过那支笔,走到白板前。他看着那棵巨大的、充满了无限可能性的“实验树”,知道自己那场真正的、充满了迷雾与挑战的“开荒”之旅,从这一刻,才正式开始。