在罗斯教授的实验室里工作了一段时间,方纪新感到自己的动手能力有了很大的提高。
中国学生思维能力强于动手能力,是普遍现象。
能有这样的机会在这样高水平的实验室里学习,提高,真是万幸。
一段时间的摸索后,方纪新发现,自己对于核物理学的学习热情,渐渐的被材料物理学所代替。
从科学历史发展的角度来讲,每一次新材料的产生和发现,都会为人类社会的进步提供极大的动力。
远得不说,如今流行的纳米技术,就是物理材料学研究的新领域。
而方纪新因为某种莫名的原因,对此产生了极其浓厚的兴趣。
金属具有记忆,是一个偶然的发现!
60年代初,美国海军的一个研究小组从仓库领来一些镍钛合金丝做实验,他们发现这些合金丝弯弯曲曲,使用起来很不方便,于是就把这些合金丝一根根拉直。
在试验过程中,奇怪的现象发生了,当温度升到一定的数值时,这些已经拉直的镍钛合金丝突然又恢复到原来的弯曲状态。
他们都是善于观察的有心人,又反复做了多次试验,结果证实了这些细丝确实具有“记忆”。
美国海军研究所的这一发现,引起了科学界的极大兴趣,大量科学家对此进行了深入的研究。
发现铜锌合金、铜铝镍合金、铜钼镍合金、铜金锌合金等也都具有这种奇特的本领。
人们可以在一定的范围内,根据需要改变这些合金的形状,到了某一特定的温度,它们就自动恢复到自己原来的形状,而且这“改变——恢复”可以多次重复进行,不管怎么改变,它们总是能记忆自己当时的形状,到了某一特定的温度,就丝毫不差地原形再现。
人们把这种现象叫作形状记忆效应,把具有这种形状记忆效应的金属叫作形状记忆合金,简称记忆合金。
为什么这些合金能具有这种形状记忆效应?
它们是怎样记住自己的原形?
用一般金属学理论、自由电子理论是难以解释合金的这种记忆效应的。
记忆合金在一定的温度条件下能回复到原形,却为核外电子的运动——随温度变化的运动,提供了绝佳的例证。
众所周知,合金的形成是在高温条件下液态金属的互熔。
由于液态金属的结构元的排异,导致了这种元素的结构元与另一种金属的结构元相互均布,凝固后,其微观结构是不同种类的结构元成比例的有序排列。
而电磁力是构成合金物体的主要内聚力。
电磁力是由价和电子的运转所形成,而电子的运转速率随温度条件而变化的,所以,物体内的电磁力(大小、方向、作用点)也是随温度条件而变化。
由此导致了金属物体的内力随温度条件而变化,只是这些变化在小温差范围内不明显,只有在较大温度变化(几百摄氏度)时才有表现。
一般金属在受力后,能产生塑性变形,如一根铁丝被折弯了,在折弯部位,电磁力受到外力的干扰,导致产生电磁力的价和电子的运转平面作出微量调整,一次塑性变形就完成了。
记忆合金由于是不同种类的结构元相互掺和均布,尽管结构元的个子、电磁力的大小不同,但各自都加快了自身的价和运转,在一定的温度条件下相邻相安。
在受到外力后,电磁力受到外力的干扰,价和电子的运转平面作出微量角度调整,物体产生塑性变形,在此塑性变形中,部分调整后的价和电子的运转是不舒展的。
当温度条件变化时价和电子的速率随之变化,温度回复到相安舒展的(转变温度)条件时,不舒展的价和电子的运转立即回复到当时的速率,电磁力随之发生变化,使相邻结构元的价和运转也都作出相应的调整,全部回复到原来的舒展状态,于是整个物体也都回复到了原来的状态。
这就是记忆合金的记忆过程。
其实,金属的记忆早就被发现:把一根直铁丝弯成直角(90°),一松开,它就要回复一点,形成大于90°的角度。
把一根弯铁丝调直,必须把它折到超过180°后再松开,这样它就能正好回复到直线状态,这就是中国成语中所讲的矫枉过正。
其中,记忆力更好的合金就是弹簧,(这里所说的是钢制弹簧,钢是铁碳合金)弹簧牢牢地记住了自己的形状,外力一撤除,马上回复到自己的原来的样子,只是弹簧的记忆温度很宽,不像记忆合金这样有一个特定的转变温度,从而有了一些特别的功用。
利用记忆合金在特定温度下的形变功能,可以制作多种温控器件,可以制作温控电路、温控阀门,温控的管道连接。
人们已经利用记忆合金制作了自动的消防龙头——发生失火时,温度升高,记忆合金随温度变化而变形,从而使阀门开启,喷水救火。
制作了机械零件的连接、管道的连接,飞机的空中加油的接口处就是利用了记忆合金。
两机油管套结后,利用电加热改变温度,接口处记忆合金变形,使接口紧密滴水(油)不漏。
制作了宇宙空间站的面积几百平米的自展天线——先在地面上制成大面积的抛物线形或平面天线,折叠成一团,用飞船带到太空,温度转变,自展成原来的大面积和形状。
现如今,记忆合金目前已发展到几十种,在航空、军事、工业、农业、医疗等领域有着用途,而且发展趋势十分可观,它将大展宏图,造福于人类。
正是基于对金属材料记忆特性的深入了解,有人曾经设想,工业化制造和生产一种记忆金属。使之对于机械加工、修补、以及材料再生发挥巨大的影响。
特别在军事领域,因为这种材料的诞生,将可以组建一只打不垮的陆军、打不烂的空军、炸不沉的海军。这样的军队将成为无敌之师。
而且,从理论上讲,这是完全能实现的。
从微观角度解释:原子是化学变化中的最小微粒,是物质的最小单元,世界上的所有物质基础都是由原子这种基本单位构成。
而原子的中心是一个微小的由核子(质子和中子)组成的原子核,它占据了整个原子的绝大部分质量。
原子核中的质子和中子紧密地堆在一起,因此原子核的密度很大。
质子带正电荷,中子不带电荷,是电中性的。所以整个原子核是带正电荷的。
然而,原子核即使和原子相比,还是非常细小的——比原子要小100,000倍。
原子的大小主要是由最外电子层的大小所决定的。如有原子是一个足球场,那原子核就是场中央的一颗绿豆。所以原子几乎是空的,被电子占据著。
电子是带负电荷的。它们远比质子和中子轻,质量只有质子的约1/1836。
它们高速地围著原子核运转。
电子围绕原子核的轨道并不都一样。它们在一些叫电子层的区域内围著原子核转,那些最接近原子核的在一层,远一些的又在另外一层。
每一层都有一个数字。最内层的是层1,外一层的是层2,如此类推。每一层都可以容纳一个最高限量数的电子数目,层1可容纳两个,层2八个,层3十八个,层4三十二个,越往外层可容纳的电子就越多。
质子和电子的电性相吸,使原子内部达到一种力的平衡。
如果将这种平衡结构打破。原子会在外力的条件影响下,发生移动。
方纪新在实验室里,曾经将原子排列成各种图案。
要知道,到目前为止,宣布成功排列出原字图案的试验室,全世界都没有几个。这种试验的成功,更坚定了他的信心。
新的金属材料,就是要以打破原子内部的平衡为突破口,使它能随着人的意志而发生变化。
实验当中过程中,方纪新发现,如果用激光照射加温原子,将会使其产生电子溢出后,带正电的原子聚合在一起,产生新的结晶体,他的晶体结构发生新的变化,打破这种排列后,在一定条件下,他们会重新组合恢复原貌。这种新发现,为自己的预想提供了依据。
但是将这种实验室产生的变化运用到实际,还需要时间。
转眼之间,到了新的一年。
中国于年初,成功地用一枚弹道导弹摧毁了一颗500英里高的轨道上的老化气象卫星。
这是20多年来世界上第一个此类试验,此前最近的一次试验是美国于1985年用导弹摧毁了一颗在轨卫星。再加上中国中央电台高调报道,中国自行研发得歼10战机形成战斗力的消息。
中美关系发生了微妙变化。
美国人对中国的关注日益加强。方纪新也明显的感受到了这一点。
从来不问政治的罗斯教授,突然何方纪新做了一次有趣的谈话。他婉转的提出希望,方纪新能在学成之后,留在美国。以前对自己公开的资料,现在查阅,还要经过严格的申请手续。
方纪新隐约明白是怎么回事。
当你的对手太弱小时,你往往会忽视它的存在。当他强壮起来时,你自然会对他心生戒备。
美国人有点怕了。
方纪新在实验室的工作开始变得不顺利也不顺心。
凯瑞在和方纪新保持关系的同时,依然和其他人保持来往。
方纪新明白,她是把自己当成工具,好在自己也是出于同样的目的,没有什么吃亏上当的。他也就心理平衡了。只是自己最好是少找她。
和她在一起时,方纪新也不再真枪实弹的和她办事。他用起了避孕套。谁知道着美国**会不会有什么病,自己得注意点自己的身体。
凯瑞把他上次比赛的录影带刻成光碟,联系了几个NBA职业球队,球队对他的能力表示出极大的兴趣,要求他去试训。有一家甚至直接带来了合约,要求当场签约,方纪新拒绝了。
对于这种靠身体吃饭的工作,方纪新不喜欢。
方纪新拒绝了合约。
凯瑞对他就更加冷了。
方纪新床上能力突出,但需求量不大。而她此时正是填不满的时候,没有必要在一棵树上吊死。方纪新是一道大餐,但是大餐不是每天都能吃到的,还是汉堡热狗更实在些。
一年多时间里,方纪新没有和韩雨联系过一次。
刚开始时不好意思,当后来是内疚,自己已经是一陀狗屎了,何必薰坏了鲜花?!