王牌大間-----三十一試驗中的新發現


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三十一試驗中的新發現

王牌大間諜 三十一、試驗中的新發現

在羅斯教授的實驗室裡工作了一段時間,方紀新感到自己的動手能力有了很大的提高。。

中國學生思維能力強於動手能力,是普遍現象。

能有這樣的機會在這樣高水平的實驗室裡學習,提高,真是萬幸。

一段時間的摸索後,方紀新現,自己對於核物理學的學習熱情,漸漸的被材料物理學所代替。

從科學歷史展的角度來講,每一次新材料的產生和現,都會為人類社會的進步提供極大的動力。

遠得不說,如今流行的奈米技術,就是物理材料學研究的新領域。

而方紀新因為某種莫名的原因,對此產生了極其濃厚的興趣。

金屬具有記憶,是一個偶然的現!

60年代初,美國海軍的一個研究小組從倉庫領來一些鎳鈦合金絲做實驗,他們現這些合金絲彎彎曲曲,使用起來很不方便,於是就把這些合金絲一根根拉直。

在試驗過程中,奇怪的現象生了,當溫度升到一定的數值時,這些已經拉直的鎳鈦合金絲突然又恢復到原來的彎曲狀態。

他們都是善於觀察的有心人,又反覆做了多次試驗,結果證實了這些細絲確實具有“記憶”。

美國海軍研究所的這一現,引起了科學界的極大興趣,大量科學家對此進行了深入的研究。

現銅鋅合金、銅鋁鎳合金、銅鉬鎳合金、銅金鋅合金等也都具有這種奇特的本領。

人們可以在一定的範圍內,根據需要改變這些合金的形狀,到了某一特定的溫度,它們就自動恢復到自己原來的形狀,而且這“改變——恢復”可以多次重複進行,不管怎麼改變,它們總是能記憶自己當時的形狀,到了某一特定的溫度,就絲毫不差地原形再現。

人們把這種現象叫作形狀記憶效應,把具有這種形狀記憶效應的金屬叫作形狀記憶合金,簡稱記憶合金。

為什麼這些合金能具有這種形狀記憶效應?

它們是怎樣記住自己的原形?

用一般金屬學理論、自由電子理論是難以解釋合金的這種記憶效應的。

記憶合金在一定的溫度條件下能回覆到原形,卻為核外電子的運動——隨溫度變化的運動,提供了絕佳的例證。

眾所周知,合金的形成是在高溫條件下液態金屬的互熔。

由於液態金屬的結構元的排異,導致了這種元素的結構元與另一種金屬的結構元相互均布,凝固後,其微觀結構是不同種類的結構元成比例的有序排列。

而電磁力是構成合金物體的主要內聚力。

電磁力是由價和電子的運轉所形成,而電子的運轉速率隨溫度條件而變化的,所以,物體內的電磁力大小、方向、作用點也是隨溫度條件而變化。

由此導致了金屬物體的內力隨溫度條件而變化,只是這些變化在小溫差範圍內不明顯,只有在較大溫度變化幾百攝氏度時才有表現。

一般金屬在受力後,能產生塑性變形,如一根鐵絲被折彎了,在折彎部位,電磁力受到外力的干擾,導致產生電磁力的價和電子的運轉平面作出微量調整,一次塑性變形就完成了。

記憶合金由於是不同種類的結構元相互摻和均布,儘管結構元的個子、電磁力的大小不同,但各自都加快了自身的價和運轉,在一定的溫度條件下相鄰相安。

在受到外力後,電磁力受到外力的干擾,價和電子的運轉平面作出微量角度調整,物體產生塑性變形,在此塑性變形中,部分調整後的價和電子的運轉是不舒展的。

當溫度條件變化時價和電子的速率隨之變化,溫度回覆到相安舒展的轉變溫度條件時,不舒展的價和電子的運轉立即回覆到當時的速率,電磁力隨之生變化,使相鄰結構元的價和運轉也都作出相應的調整,全部回覆到原來的舒展狀態,於是整個物體也都回復到了原來的狀態。

這就是記憶合金的記憶過程。

其實,金屬的記憶早就被現:把一根直鐵絲彎成直角90°,一鬆開,它就要回復一點,形成大於90°的角度。

把一根彎鐵絲調直,必須把它折到超過180°後再鬆開,這樣它就能正好回覆到直線狀態,這就是中國成語中所講的矯枉過正。

其中,記憶力更好的合金就是彈簧,這裡所說的是鋼製彈簧,鋼是鐵碳合金彈簧牢牢地記住了自己的形狀,外力一撤除,馬上回復到自己的原來的樣子,只是彈簧的記憶溫度很寬,不像記憶合金這樣有一個特定的轉變溫度,從而有了一些特別的功用。

利用記憶合金在特定溫度下的形變功能,可以製作多種溫控器件,可以製作溫控電路、溫控閥門,溫控的管道連線。

人們已經利用記憶合金製作了自動的消防龍頭——生失火時,溫度升高,記憶合金隨溫度變化而變形,從而使閥門開啟,噴水救火。

製作了機械零件的連線、管道的連線,飛機的空中加油的介面處就是利用了記憶合金。

兩機油管套結後,利用電加熱改變溫度,介面處記憶合金變形,使介面緊密滴水油不漏。

製作了宇宙空間站的面積幾百平米的自展天線——先在地面上製成大面積的拋物線形或平面天線,摺疊成一團,用飛船帶到太空,溫度轉變,自展成原來的大面積和形狀。

現如今,記憶合金目前已展到幾十種,在航空、軍事、工業、農業、醫療等領域有著用途,而且展趨勢十分可觀,它將大展巨集圖,造福於人類。

正是基於對金屬材料記憶特性的深入瞭解,有人曾經設想,工業化製造和生產一種記憶金屬。使之對於機械加工、修補、以及材料再生揮巨大的影響。

特別在軍事領域,因為這種材料的誕生,將可以組建一隻打不垮的陸軍、打不爛的空軍、炸不沉的海軍。這樣的軍隊將成為無敵之師。

而且,從理論上講,這是完全能實現的。

從微觀角度解釋:原子是化學變化中的最小微粒,是物質的最小單元,世界上的所有物質基礎都是由原子這種基本單位構成。

而原子的中心是一個微小的由核子質子和中子組成的原子核,它佔據了整個原子的絕大部分質量。

原子核中的質子和中子緊密地堆在一起,因此原子核的密度很大。

質子帶正電荷,中子不帶電荷,是電中性的。所以整個原子核是帶正電荷的。

然而,原子核即使和原子相比,還是非常細小的——比原子要小100,000倍。

原子的大小主要是由最外電子層的大小所決定的。如有原子是一個足球場,那原子核就是場中央的一顆綠豆。所以原子幾乎是空的,被電子佔據著。

電子是帶負電荷的。它們遠比質子和中子輕,質量只有質子的約1/1836。

它們高速地圍著原子核運轉。

電子圍繞原子核的軌道並不都一樣。它們在一些叫電子層的區域內圍著原子核轉,那些最接近原子核的在一層,遠一些的又在另外一層。

每一層都有一個數字。最內層的是層1,外一層的是層2,如此類推。每一層都可以容納一個最高限量數的電子數目,層1可容納兩個,層2八個,層3十八個,層4三十二個,越往外層可容納的電子就越多。

質子和電子的電性相吸,使原子內部達到一種力的平衡。

如果將這種平衡結構打破。原子會在外力的條件影響下,生移動。

方紀新在實驗室裡,曾經將原子排列成各種圖案。

要知道,到目前為止,宣佈成功排列出原字圖案的試驗室,全世界都沒有幾個。這種試驗的成功,更堅定了他的信心。

新的金屬材料,就是要以打破原子內部的平衡為突破口,使它能隨著人的意志而生變化。

實驗當中過程中,方紀新現,如果用鐳射照射加溫原子,將會使其產生電子溢位後,帶正電的原子聚合在一起,產生新的結晶體,他的晶體結構生新的變化,打破這種排列後,在一定條件下,他們會重新組合恢復原貌。這種新現,為自己的預想提供了依據。

但是將這種實驗室產生的變化運用到實際,還需要時間。

轉眼之間,到了新的一年。

中國於年初,成功地用一枚彈道導彈摧毀了一顆500英里高的軌道上的老化氣象衛星。

這是20多年來世界上第一個此類試驗,此前最近的一次試驗是美國於1985年用導彈摧毀了一顆在軌衛星。再加上中國中央電臺高調報道,中國自行研得殲10 戰機形成戰鬥力的訊息。

中美關係生了微妙變化。

美國人對中國的關注日益加強。方紀新也明顯的感受到了這一點。

從來不問政治的羅斯教授,突然何方紀新做了一次有趣的談話。他婉轉的提出希望,方紀新能在學成之後,留在美國。以前對自己公開的資料,現在查閱,還要經過嚴格的申請手續。

方紀新隱約明白是怎麼回事。

當你的對手太弱小時,你往往會忽視它的存在。當他強壯起來時,你自然會對他心生戒備。

美國人有點怕了。

方紀新在實驗室的工作開始變得不順利也不順心。

凱瑞在和方紀新保持關係的同時,依然和其他人保持來往。

方紀新明白,她是把自己當成工具,好在自己也是出於同樣的目的,沒有什麼吃虧上當的。他也就心理平衡了。只是自己最好是少找她。

和她在一起時,方紀新也不再真槍實彈的和她辦事。他用起了避孕套。誰知道著美國婊子會不會有什麼病,自己得注意點自己的身體。

凱瑞把他上次比賽的錄影帶刻成光碟,聯絡了幾個NBA職業球隊,球隊對他的能力表示出極大的興趣,要求他去試訓。有一家甚至直接帶來了合約,要求當場簽約,方紀新拒絕了。

對於這種靠身體吃飯的工作,方紀新不喜歡。

方紀新拒絕了合約。

凱瑞對他就更加冷了。

方紀新**能力突出,但需求量不大。而她此時正是填不滿的時候,沒有必要在一棵樹上吊死。方紀新是一道大餐,但是大餐不是每天都能吃到的,還是漢堡熱狗更實在些。

一年多時間裡,方紀新沒有和韓雨聯絡過一次。

剛開始時不好意思,當後來是內疚,自己已經是一陀狗屎了,何必薰壞了鮮花?!

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