新的攻關又開始了,所有人都做好了長期攻堅的準備。
光刻機完整的刻蝕工藝,有幾千道之多,轉錄儀的工藝是它的好幾倍,每個工藝都需要經歷無數次的調試。光刻機是一步步通過長期的技術疊代與積累而成的,但轉錄儀什麼都沒有。
甚至若是發現轉錄儀的設計缺陷,還需要返廠重新設計,沒人認為如此複雜精密的設備工藝可以很快完成。
顧長寧在啟動會上反覆強調,要求每個人都能耐得住寂寞。科研從來都是枯燥的,中間會有無數次推倒重來,不能被失敗打倒。
方程知道顧長寧的判斷是基於正常科研規律的,但他也知道,或許對於自己,這項研究並沒有那麼困難。
轉錄實驗開始了,每道工序都進行了嚴格的設定,每個子系統都經歷了無數次的驗證檢測。
一切準備就緒,鏈板裝入反應釜,先導分子溶液注入,極性電磁偏振啟動。先導碳晶胞單元在介質界面處被選擇性吸附,按鏈板預設的活性位點排列成序。
偏振條件飛秒級切換,排列好的單元相互形成共價鍵,再斷開與鏈板的連接。
環形鏈板中,新的碳晶胞單元持續被吸附、排列、成鍵、脫附,在鏈板的另一側,纖維開始生長。
實驗過程中,電磁偏振模塊的頻率鎖定比預期順利,但溫度壓力控制與前驅體溶液的流速出現偏差,纖維剛開始生長就失去了結構。
第一次實驗失敗。
這或許才是正常的,轉錄法從理論到實踐,中間隔著無數未知的工藝窗口,第一次若能成功,那才是不正常的。
但在所有人看來,這已經是一場巨大的成功。
隧道掃描顯微鏡下,纖維形成了局部的大分子結構,雖然大部分區域因交聯反應形成了一團漿糊,殘存的規整結構嵌在紊亂的聚合物基質中,但碳納米管的管狀骨架仍然是可辨的。
這其實已經證明了轉錄法理論上是存在可能的,也說明他們這兩年的路沒有白走。
實驗室里響起一陣低低的騷動,所有人的注意力都釘在屏幕上那團殘存的骨架結構上,他們的熱情被壓抑得太久了。
他們不知道自己是否走在一條正確的道路上,但現在他們清楚看到了。
振奮之餘,另一個念頭也在所有人心裡同時浮現,方程是怎麼做到的?
正常流程中,光是摸索出一個能讓反應初步發生的參數窗口,就可能需要幾百甚至上千次的調試。而方程只做了一次,就恰好找到了那個窗口。
他們看方程的眼神里多了一層東西,可能是一種自己也無法解釋的敬畏。難道真的是方程的直覺?可什麼樣的直覺能跨越幾十個參數的維度,每一維都踩在最優點上?這已經不是運氣能解釋的範圍了。
顧長寧趕到實驗室時,攻關組已經把顯微鏡圖像截下來投在了主屏幕上。
他站在屏幕前,把那團殘存的骨架結構看了好幾遍,然後轉過身來,振奮道:「這證明了轉錄法是可行的,我們找到了正確的方向,堅持下去,一定能成功。」
第二次試驗,沒有成功。
先導分子注入系統沒有保持溶液在鏈板表面的鋪展均勻性,局部區域的先導體濃度過高。
但最次轉錄的產物不是一團漿糊了,嗯,是一串漿糊,較上次的團狀有明顯改善。
這也是進步,繼續找問題點,下次再改善。
第三次試驗,依舊沒有成功。
雖然還是失敗,但所有人的感覺開始變得不一樣了,進度太快了,每一次失敗之後,方程都在重新用他的那套理論去計算新的參數模式,並調整方案。
那些理論與計算模式是方程在那個夢中學習的最多的內容,甚至形成了一套完整知識體系。
關於分子列印技術與轉錄儀的設計很多都是由這些理論體系反推出來的。
而現在,他才是真正將夢中的技術帶到現實里,每一步在旁人看來是不可思議的跨越,每一步都是前人從未涉足的創新。
而對方程而言,他只是在復刻腦中已有的信息,經過方程的參數微調,很多問題以一種令人費解的方式被解決了。
攻關組裡沒有人再提「運氣」這兩個字了,這已經不是運氣能解釋的範圍。
……
三個月後,其實真正的試驗也只進行了不到二十次。
溶液在鏈板表面的鋪展均勻性達標,吸附、排列、成鍵、脫附四個階段的時序銜接都沒有斷點。
轉錄法第一次生成出了一條設想中的「超級纖維」。
隧道掃描顯微鏡下,碳納米管的管狀骨架清晰可辨,碳炔鏈封裝在管腔內,排列緻密,沒有任何交聯失活的跡象。
轉錄實驗從啟動到產出完整纖維,只用了不到二十次調試,成品率接近完美,這遠遠超出了所有人的預料。
人類就這樣「簡單」的找到了一條新的材料方向,一條將定義整個太空時代的材料方向。
方程那些似是而非的理論,竟然全部是正確的,這讓所有人幾乎每天都會研究方程的那些理論。
越研究越心驚,怎麼可能整理出未知事物的理論知識體系?而方程的那些理論更像是在歸納。
接下來的一段時間,方程與團隊成員把轉錄工藝一步步優化,並進行「紡絲」工藝,將轉錄出的超級纖維進行紡絲,形成一根真正的繩索。
第一條完整的碳納米管-碳炔複合纖維從轉錄儀中拉出,並完成了紡絲,速度也達到了預期。
整條纖維連續、均勻、表面光潔,在電子顯微鏡下呈現出完美的管狀封裝結構,沒有空洞,沒有雜質相,沒有任何交聯失活的痕跡。
這才是轉錄儀真正的優勢所在,如同DNA的複製一樣精確,錯誤率極低,序列完全可控,且擁有較高的製造速度。
傳統工藝製作高分子材料幾乎每一步都在和概率搏鬥,窮盡一切手段也無法保證的原子級的精度,但在轉錄儀中這些不過是標準工況。
顧長寧一直在盯著進度,何總工也從流浪月球材料工程部趕了過來,他站在控制台旁邊,等待最終的結果。
何總工依稀還記得兩年前,方程在他的辦公室里說,這條路總要有人去走,那時的他認為這條路可能需要幾十年。
現在這條路走通了,只用了兩年多。
接下來是拉力測試,到了這一步,在場的人心裡已經有數了,如此的結構,他們閉眼都能算出它的理論極限,最終看的就是達到極限的多少。
測試開始。
50GPa,一眾研究員神色如常,這個數字在當前最先進的碳納米管樣品面前不算什麼。
80Gpa,不少人下意識屏住呼吸,胸腔起伏悄然變重。
100Gpa,拉力曲線仍在穩步上揚,眾人的心弦跟著曲線一同緊繃。
120,150,180……每跳一格,實驗室里的氣氛就緊一分。
200Gpa,拉力測試儀拉的反覆不是那根纖維,而是所有人的身體。
那根比頭髮絲還細的纖維,安靜地承受著相當於幾十噸的拉力,拉伸曲線依然平滑地向上延伸。
曲線繼續往上走,最終的結果定格在220Gpa……
是太空電梯纜繩設計指標的兩倍以上。