第445章 宏觀與微觀的統一性
從學霸開始邁向星辰大海 作者：可樂要加糖 投票推薦 加入書簽 留言反饋
第445章宏觀與微觀的統一性
幾人閑聊了一段時間後，話題重新返回到了寧晨和宋溪韻的身上。
“寧老師，宋老師，按照第一階段科幻島的體驗時間，你們的體驗應該還沒有結束吧，為什麽會提前回來呢？”
徐洲的這個疑問，也是材料實驗室中其他人的疑問，大家都將目光匯聚在寧晨和宋溪韻的身上，等待著他們的回答。
“是的，我正要和你們說這件事情呢。最近星辰科技又有了一個新的立項課題，而其中的一個分支研究課題，需要我們共同進行研究。”
聽到又有新的課題需要他們進行研究，大家都覺得非常的期待，連忙問起寧晨這到底是什麽研究課題。
“這次新開展的項目是太空電梯技術，而我們需要做的，是研究出適合製造太空電梯的材料。這項課題研究起來並不容易，所以還需要我們大家共同進行努力……”
得知寧晨這次即將開展的研究項目，竟然是太空天梯這種級別的項目，大家都感到非常的意料之外，對於這樣的快速發展程度覺得非常的不可思議。
“寧老師，沒想到幾個月不見，你都要開始製造太空電梯了。如果這項研究真的得以實現，那以後我們去太空可就要方便太多了。”
正如“太空電梯”這個名詞給人的第一感覺這樣，這項技術可以讓人們直接通過電梯前往太空，在前往太空的成本和效率上麵，都會比之前有著非常明顯的提升。
到了那個時候，人類前往太空幾乎就像回家一樣容易，不需要再像之前那樣，進行各種火箭發射等等過程了。
不過聯係到寧晨這些年所做的事情，太空電梯這個項目的建立，也是一件完全合乎情理的事情，就算寧晨現在不去開展這個項目，將來還是會遲早進行這個項目的研究的。
“是的，這是人類在太空領域發展中，所必備的一項關鍵技術。關於太空電梯的整體設計方案，之前我和宋溪韻已經基本完成了。現在我先給大家簡單講講我們的大致設計思路吧……”
其實作為材料分支領域上麵的研究者，他們並沒有必要對於太空電梯的整體設計思路了解得那麽的詳細，但寧晨還是希望大家能夠盡可能的對於太空電梯的整體方案有所了解，寧晨覺得這可以讓他們更好的參與到材料的設計工作之中。
聽完了寧晨的這些介紹，皮爾斯忍不住率先說道：
“寧老師，我覺得建造太空的電梯的材料，與我們之前接觸過的那種納米絲線材料非常的相似。如果按照這種材料的思路進行研發的話，我們應該會更快的完成這個項目的研究……”
其實皮爾斯並不想隨便提起這件事情，畢竟這件事情會牽扯出一段並不美好的回憶，這件事情也差點兒讓皮爾斯和寧晨告別了這個世界。
但想到太空電梯這個研究項目的重要性，皮爾斯還是沒有任何的猶豫，隻要是皮爾斯覺得對這個研究項目有幫助的事情，皮爾斯都是會毫不猶豫的去做的。
皮爾斯的話也讓大家都想到了這項材料學實驗室曾經研究過的項目，意識到這兩者之間的確有很多的相似之處。
寧晨自然也早就想到了這一點，聽到皮爾斯的話，寧晨便點點頭肯定道：
“是的，皮爾斯，這兩種材料之間，的確有著一定的相似之處。之前的絲線材料是由皮爾斯你主要負責研發的，接下來有關太空電梯材料的研究工作，皮爾斯你同樣可以提供非常重要的幫助。”
得知自己有機會加入到這個研究項目之中，皮爾斯也是顯得非常的興奮，因為在這之前，皮爾斯還是並不會經常參加這種級別的研究項目的。
畢竟皮爾斯在盛州大學材料學的實驗室中，
並沒有寧晨、徐洲那麽高的地位，而且因為皮爾斯的特殊身份，參與一下重大的研究項目，並不會是那麽容易的一件事情。
而這一次，寧晨能夠主動讓皮爾斯加入到這個項目之中，皮爾斯也不需要再擔心其他的問題了。
在寧晨講述完了這個分支研究項目的一些注意事項之後，大家很快便開始了這個項目的準備工作。
其實對於這種納米絲線材料，寧晨一直是非常重視的，寧晨也覺得這種非常特殊的材料，其應用空間不隻是進行一些攻擊性行動那麽的簡單，而是很可能會在更多的領域上麵，發揮其獨特的作用。
當然，這並不代表寧晨覺得，這種納米絲線材料可以直接應用在太空電梯上麵，因為這種材料還是有很多自身的局限性的，一旦將材料的體量進行方法，就會出現一些之前沒有體現出來的缺陷之處。
不過為了更好的看到這種絲線材料的缺陷，以便更好的對材料的結構進行修改，寧晨還是決定先按照原來的納米絲線材料的結構進行實驗。
當實驗進行了一段時間之後，讓寧晨擔心的事情果然出現了。
隨著這種納米絲線材料的結構不斷的累積，納米絲線材料的輕便程度雖然在一直保留著，可是高強度的性能，卻出現了急劇的變化。
與之前的超高強度所不同的是，納米細線材料在變得更粗之後，單位麵積下的強度卻出現了急劇下降的情況，這讓實驗組的成員們都不禁感到非常的失望。
“看來這種納米絲線材料，的確是存在著很多的局限性的。想要直接將其應用在太空電梯上麵，肯定是一件不現實的事情了。”
相比其他人那有些失落的情緒，寧晨還是顯得非常的樂觀的，至少目前寧晨對於所有的情況，都有著非常準確的預測。
“這其實沒什麽好奇怪的，這就是材料在微觀結果之下，與宏觀結構之下的材料性能差異。這種納米絲線材料，之所以能夠在較為微觀的條件下具有如此之高的強度，還是因為其自身的納米結構造成的力學效應，而這種效應在宏觀尺度之下，並不能直接轉化為高強度，反而會因為其內部結構的缺陷，而造成強度急劇下降的情況……”
聽著寧晨的解釋，大家也都逐漸意識到了這其中的問題所在。
可是找到其中的問題，並不代表也能順利的解決這樣的問題，這個棘手的事情，讓實驗室中的成員們不禁都沉默了起來。
因為按照現在的形勢，並不是簡單的對納米絲線材料進行一些調整，就可以很快的應用到太空電梯之中的，這種微觀性質與宏觀性質之間的矛盾性，是一個理論上無法協調的問題。
這就像藍星上麵的一些小型生物，在自己體型的尺度上麵，表現出了一些非常強大的性質，但這些性質在更大的尺度之上，則是會快速的進行下降，這其中的原因都可以很容易的通過數學和物理知識去解釋。
無奈之下，徐洲看向寧晨，試探的問道：
“寧老師，你對這個問題，有什麽好的應對方式嗎？”
聽到徐洲的話，寧晨沉默了幾秒鍾之後，給出了自己的回答：
“這個問題雖然看起來非常的棘手，但也並非完全不可以解決。我們的納米絲線材料，在強度上麵是遠遠高於太空電梯對於材料強度的要求值的。因此就算我們通過一些方式，讓它的單位強度下降一些，也並不是完全無法接受的結果……”
在寧晨的解釋之下，其他人也漸漸開始明白了寧晨的思路。
“寧老師，你的意思是，我們可以通過某種方式，來平衡納米絲線材料在微觀上和宏觀上麵的強度性能差異？這種方式還真的是有一定的可行性的，隻是具體我們到底要如何進行操作
呢？”
寧晨自然不隻是想到了這個思路的大致方向而已，事實上，對於具體的操作方式，寧晨也同樣有了一些自己的想法。
“現在我能夠想到的一種想法，就是通過在納米絲線材料之中，額外增加碳纖維的方式，讓這種納米絲線材料轉化為一種新型的納米碳纖維複合材料。這樣的方式，雖然可能會在一定程度上，影響到納米絲線材料的微觀強度和輕便化的性質，不過這些影響的程度，還是完全在我們接受的範圍之內的……”
頓了頓，寧晨繼續說道：
“最重要的是，這樣的方法可以讓材料在微觀上和宏觀上麵的強度性質區域平衡，而不再出現那種微觀和宏觀之下，材料的性質相差非常巨大的情況。甚至無論是在微觀還是宏觀的情況之下，材料的性質都會是基本一致的。”
聽到寧晨的這個具體思路，大家在思考一番之後，紛紛給出了肯定的態度。
“是的，寧老師，我也覺得這樣的思路確實有很大的嚐試空間。如果沒有其他問題的話，我們接下來就按照這樣的方式，來對納米絲線材料進行改造吧。”
…………
接下來的時間裏，項目組便按照寧晨的這個思路，重新開始了有關納米絲線材料的研究工作。
隨著實驗的逐漸進行，大家很快便收獲了理想之中的實驗結果，這種加入了碳纖維結構的新型材料，的確擁有著非常出色的宏觀強度性質。
這樣的實驗現象，讓項目組的成員們都跟著振奮了起來，意識到他們想要實現最終的目標，是一件非常可能的事情。
當然，這並不意味著這個方向已經徹底宣告成功，事實上，寧晨已經通過這些實驗現象，逐漸意識到了僅僅依靠在納米絲線材料之中加入碳纖維的方式，是無法徹底的實現他們的目標的。
不過這樣的結果也完全在寧晨的預料之中，在最開始的時候，寧晨便沒有期盼僅僅依靠這樣的一個方法，就解決所有的問題。
而隻有給寧晨提供足夠多的實驗數據，寧晨才能夠更好的對後續的實驗思路進行構造與分析。
晚上回到自己的房間之後，寧晨便讓自己進入到了專注狀態之中，開始對現有的各項實驗數據進行著分析和總結，並由此來思考其他可行的實驗方向。
當這樣的分析和總結進行到一定程度之後，寧晨的大腦之中，也逐漸產生出了一些全新的想法。
“按照這樣的實驗現象……如果我們能夠在其中加入納米晶技術的話，說不定就可以生產出完全符合我們要求的材料了。”
所謂的納米晶材料，簡單的說，便是一種具有納米級晶粒尺寸的材料，這種材料的一種顯著的優點，便是其微觀結構下的晶粒尺寸，要遠遠小於各種傳統的材料。
這讓納米晶材料不僅能夠擁有非常高的強度，與此同時還會擁有著非常不俗的韌性和塑性，而這些性質，都是構成太空電梯的材料所非常需要的性質。
而在宏觀的尺度之下，納米晶材料也依然會很好的繼承這些性質，這讓寧晨對於這個方向的探索充滿了興趣。
不過這也並不意味著，按照這個方向進行研究，就一定可以解決所有的問題，因為太空電梯對於其組成材料的性質要求是非常的全麵的，寧晨必須要綜合考慮所有性質的變化，才能夠找到最終最滿意的一種答案。
接下來的時間裏，寧晨在大腦之中，反複模擬了數百種不同的材料設計方案，終於逐漸得到了自己理想之中的方案。
“按照這樣的方案進行材料的設計的話，最後生產出來的材料，是完全有希望作為太空電梯的材料的。之後我們需要做的，就是將這種材料給成功的製備出來，再去驗證它實際
的性質了。”寧晨心想道。
根據之前寧晨的成功經驗，這次實驗的成功率至少也可以達到百分之八十了，當然具體之後他們會遇到哪些其他的問題，這還是現在所無法確定的事情。
第二天，來到實驗室，寧晨便向其他人講述起自己昨天晚上的最新思路。
幾人閑聊了一段時間後，話題重新返回到了寧晨和宋溪韻的身上。
“寧老師，宋老師，按照第一階段科幻島的體驗時間，你們的體驗應該還沒有結束吧，為什麽會提前回來呢？”
徐洲的這個疑問，也是材料實驗室中其他人的疑問，大家都將目光匯聚在寧晨和宋溪韻的身上，等待著他們的回答。
“是的，我正要和你們說這件事情呢。最近星辰科技又有了一個新的立項課題，而其中的一個分支研究課題，需要我們共同進行研究。”
聽到又有新的課題需要他們進行研究，大家都覺得非常的期待，連忙問起寧晨這到底是什麽研究課題。
“這次新開展的項目是太空電梯技術，而我們需要做的，是研究出適合製造太空電梯的材料。這項課題研究起來並不容易，所以還需要我們大家共同進行努力……”
得知寧晨這次即將開展的研究項目，竟然是太空天梯這種級別的項目，大家都感到非常的意料之外，對於這樣的快速發展程度覺得非常的不可思議。
“寧老師，沒想到幾個月不見，你都要開始製造太空電梯了。如果這項研究真的得以實現，那以後我們去太空可就要方便太多了。”
正如“太空電梯”這個名詞給人的第一感覺這樣，這項技術可以讓人們直接通過電梯前往太空，在前往太空的成本和效率上麵，都會比之前有著非常明顯的提升。
到了那個時候，人類前往太空幾乎就像回家一樣容易，不需要再像之前那樣，進行各種火箭發射等等過程了。
不過聯係到寧晨這些年所做的事情，太空電梯這個項目的建立，也是一件完全合乎情理的事情，就算寧晨現在不去開展這個項目，將來還是會遲早進行這個項目的研究的。
“是的，這是人類在太空領域發展中，所必備的一項關鍵技術。關於太空電梯的整體設計方案，之前我和宋溪韻已經基本完成了。現在我先給大家簡單講講我們的大致設計思路吧……”
其實作為材料分支領域上麵的研究者，他們並沒有必要對於太空電梯的整體設計思路了解得那麽的詳細，但寧晨還是希望大家能夠盡可能的對於太空電梯的整體方案有所了解，寧晨覺得這可以讓他們更好的參與到材料的設計工作之中。
聽完了寧晨的這些介紹，皮爾斯忍不住率先說道：
“寧老師，我覺得建造太空的電梯的材料，與我們之前接觸過的那種納米絲線材料非常的相似。如果按照這種材料的思路進行研發的話，我們應該會更快的完成這個項目的研究……”
其實皮爾斯並不想隨便提起這件事情，畢竟這件事情會牽扯出一段並不美好的回憶，這件事情也差點兒讓皮爾斯和寧晨告別了這個世界。
但想到太空電梯這個研究項目的重要性，皮爾斯還是沒有任何的猶豫，隻要是皮爾斯覺得對這個研究項目有幫助的事情，皮爾斯都是會毫不猶豫的去做的。
皮爾斯的話也讓大家都想到了這項材料學實驗室曾經研究過的項目，意識到這兩者之間的確有很多的相似之處。
寧晨自然也早就想到了這一點，聽到皮爾斯的話，寧晨便點點頭肯定道：
“是的，皮爾斯，這兩種材料之間，的確有著一定的相似之處。之前的絲線材料是由皮爾斯你主要負責研發的，接下來有關太空電梯材料的研究工作，皮爾斯你同樣可以提供非常重要的幫助。”
得知自己有機會加入到這個研究項目之中，皮爾斯也是顯得非常的興奮，因為在這之前，皮爾斯還是並不會經常參加這種級別的研究項目的。
畢竟皮爾斯在盛州大學材料學的實驗室中，
並沒有寧晨、徐洲那麽高的地位，而且因為皮爾斯的特殊身份，參與一下重大的研究項目，並不會是那麽容易的一件事情。
而這一次，寧晨能夠主動讓皮爾斯加入到這個項目之中，皮爾斯也不需要再擔心其他的問題了。
在寧晨講述完了這個分支研究項目的一些注意事項之後，大家很快便開始了這個項目的準備工作。
其實對於這種納米絲線材料，寧晨一直是非常重視的，寧晨也覺得這種非常特殊的材料，其應用空間不隻是進行一些攻擊性行動那麽的簡單，而是很可能會在更多的領域上麵，發揮其獨特的作用。
當然，這並不代表寧晨覺得，這種納米絲線材料可以直接應用在太空電梯上麵，因為這種材料還是有很多自身的局限性的，一旦將材料的體量進行方法，就會出現一些之前沒有體現出來的缺陷之處。
不過為了更好的看到這種絲線材料的缺陷，以便更好的對材料的結構進行修改，寧晨還是決定先按照原來的納米絲線材料的結構進行實驗。
當實驗進行了一段時間之後，讓寧晨擔心的事情果然出現了。
隨著這種納米絲線材料的結構不斷的累積，納米絲線材料的輕便程度雖然在一直保留著，可是高強度的性能，卻出現了急劇的變化。
與之前的超高強度所不同的是，納米細線材料在變得更粗之後，單位麵積下的強度卻出現了急劇下降的情況，這讓實驗組的成員們都不禁感到非常的失望。
“看來這種納米絲線材料，的確是存在著很多的局限性的。想要直接將其應用在太空電梯上麵，肯定是一件不現實的事情了。”
相比其他人那有些失落的情緒，寧晨還是顯得非常的樂觀的，至少目前寧晨對於所有的情況，都有著非常準確的預測。
“這其實沒什麽好奇怪的，這就是材料在微觀結果之下，與宏觀結構之下的材料性能差異。這種納米絲線材料，之所以能夠在較為微觀的條件下具有如此之高的強度，還是因為其自身的納米結構造成的力學效應，而這種效應在宏觀尺度之下，並不能直接轉化為高強度，反而會因為其內部結構的缺陷，而造成強度急劇下降的情況……”
聽著寧晨的解釋，大家也都逐漸意識到了這其中的問題所在。
可是找到其中的問題，並不代表也能順利的解決這樣的問題，這個棘手的事情，讓實驗室中的成員們不禁都沉默了起來。
因為按照現在的形勢，並不是簡單的對納米絲線材料進行一些調整，就可以很快的應用到太空電梯之中的，這種微觀性質與宏觀性質之間的矛盾性，是一個理論上無法協調的問題。
這就像藍星上麵的一些小型生物，在自己體型的尺度上麵，表現出了一些非常強大的性質，但這些性質在更大的尺度之上，則是會快速的進行下降，這其中的原因都可以很容易的通過數學和物理知識去解釋。
無奈之下，徐洲看向寧晨，試探的問道：
“寧老師，你對這個問題，有什麽好的應對方式嗎？”
聽到徐洲的話，寧晨沉默了幾秒鍾之後，給出了自己的回答：
“這個問題雖然看起來非常的棘手，但也並非完全不可以解決。我們的納米絲線材料，在強度上麵是遠遠高於太空電梯對於材料強度的要求值的。因此就算我們通過一些方式，讓它的單位強度下降一些，也並不是完全無法接受的結果……”
在寧晨的解釋之下，其他人也漸漸開始明白了寧晨的思路。
“寧老師，你的意思是，我們可以通過某種方式，來平衡納米絲線材料在微觀上和宏觀上麵的強度性能差異？這種方式還真的是有一定的可行性的，隻是具體我們到底要如何進行操作
呢？”
寧晨自然不隻是想到了這個思路的大致方向而已，事實上，對於具體的操作方式，寧晨也同樣有了一些自己的想法。
“現在我能夠想到的一種想法，就是通過在納米絲線材料之中，額外增加碳纖維的方式，讓這種納米絲線材料轉化為一種新型的納米碳纖維複合材料。這樣的方式，雖然可能會在一定程度上，影響到納米絲線材料的微觀強度和輕便化的性質，不過這些影響的程度，還是完全在我們接受的範圍之內的……”
頓了頓，寧晨繼續說道：
“最重要的是，這樣的方法可以讓材料在微觀上和宏觀上麵的強度性質區域平衡，而不再出現那種微觀和宏觀之下，材料的性質相差非常巨大的情況。甚至無論是在微觀還是宏觀的情況之下，材料的性質都會是基本一致的。”
聽到寧晨的這個具體思路，大家在思考一番之後，紛紛給出了肯定的態度。
“是的，寧老師，我也覺得這樣的思路確實有很大的嚐試空間。如果沒有其他問題的話，我們接下來就按照這樣的方式，來對納米絲線材料進行改造吧。”
…………
接下來的時間裏，項目組便按照寧晨的這個思路，重新開始了有關納米絲線材料的研究工作。
隨著實驗的逐漸進行，大家很快便收獲了理想之中的實驗結果，這種加入了碳纖維結構的新型材料，的確擁有著非常出色的宏觀強度性質。
這樣的實驗現象，讓項目組的成員們都跟著振奮了起來，意識到他們想要實現最終的目標，是一件非常可能的事情。
當然，這並不意味著這個方向已經徹底宣告成功，事實上，寧晨已經通過這些實驗現象，逐漸意識到了僅僅依靠在納米絲線材料之中加入碳纖維的方式，是無法徹底的實現他們的目標的。
不過這樣的結果也完全在寧晨的預料之中，在最開始的時候，寧晨便沒有期盼僅僅依靠這樣的一個方法，就解決所有的問題。
而隻有給寧晨提供足夠多的實驗數據，寧晨才能夠更好的對後續的實驗思路進行構造與分析。
晚上回到自己的房間之後，寧晨便讓自己進入到了專注狀態之中，開始對現有的各項實驗數據進行著分析和總結，並由此來思考其他可行的實驗方向。
當這樣的分析和總結進行到一定程度之後，寧晨的大腦之中，也逐漸產生出了一些全新的想法。
“按照這樣的實驗現象……如果我們能夠在其中加入納米晶技術的話，說不定就可以生產出完全符合我們要求的材料了。”
所謂的納米晶材料，簡單的說，便是一種具有納米級晶粒尺寸的材料，這種材料的一種顯著的優點，便是其微觀結構下的晶粒尺寸，要遠遠小於各種傳統的材料。
這讓納米晶材料不僅能夠擁有非常高的強度，與此同時還會擁有著非常不俗的韌性和塑性，而這些性質，都是構成太空電梯的材料所非常需要的性質。
而在宏觀的尺度之下，納米晶材料也依然會很好的繼承這些性質，這讓寧晨對於這個方向的探索充滿了興趣。
不過這也並不意味著，按照這個方向進行研究，就一定可以解決所有的問題，因為太空電梯對於其組成材料的性質要求是非常的全麵的，寧晨必須要綜合考慮所有性質的變化，才能夠找到最終最滿意的一種答案。
接下來的時間裏，寧晨在大腦之中，反複模擬了數百種不同的材料設計方案，終於逐漸得到了自己理想之中的方案。
“按照這樣的方案進行材料的設計的話，最後生產出來的材料，是完全有希望作為太空電梯的材料的。之後我們需要做的，就是將這種材料給成功的製備出來，再去驗證它實際
的性質了。”寧晨心想道。
根據之前寧晨的成功經驗，這次實驗的成功率至少也可以達到百分之八十了，當然具體之後他們會遇到哪些其他的問題，這還是現在所無法確定的事情。
第二天，來到實驗室，寧晨便向其他人講述起自己昨天晚上的最新思路。