燕京大学,地下高能物理实验室。
当那枚硬币大小的特制金属弹丸,以肉眼难以捕捉的超高初速,将厚达半米的特种合金靶标轰出一个触目惊心的窟窿时,整个演示会现场,除了秦风和他那帮已经提前知道结果(但依旧看得热血沸腾)的“秦之队”队员们,其余所有人,无论是燕大校领导、物理学院的泰山北斗,还是那几位见多识广、不怒自威的军方高级技术专家,有一个算一个,全都如同被施了定身法一般,石化当场。
足足过了十几秒,那肩扛将星的老将军才第一个反应过来,他猛地从座位上站起,三步并作两步冲到秦风面前,一双虎目瞪得溜圆,死死地盯着那台依旧散发着淡淡寒气(超导线圈工作后的正常现象,并非低温)的“加大号保温杯”,声音因为过度激动而带着一丝不易察觉的颤抖:“秦……秦风同志!这……这就是你们用那个什么‘墨子一号究极版’超导线材造出来的……电磁炮?”
秦风依旧是那副云淡风轻的模样,仿佛刚才那一炮只是点了个大号的二踢脚。他微微一笑,谦逊地说道:“是的,首长。这只是我们利用新型超导线材在强电流、强磁场下优异性能,做的一个小小的原理性验证装置,很多地方还很粗糙,让各位见笑了。”
“小小的原理性验证装置?!”老将军闻言,嘴角狠狠地抽搐了一下,差点一口气没上来。他指着远处那个还在冒着青烟的靶标,哭笑不得地说道:“你管这叫‘小小的’?这要是再‘大一点’,是不是可以直接把卫星打下来了?!”
旁边一位负责电磁武器研究的大校,也是一脸的“我是谁,我在哪儿,我刚才看到了什么”的懵逼表情。他扶了扶因为震惊而有些歪斜的军帽,喃喃自语道:“三秒钟完成兆焦耳级储能……发射初速至少……至少超过了10马赫……炮管长度不足一米……这……这他娘的还是我们认识的电磁炮吗?这简直是……科幻电影里才有的玩意儿啊!”
燕大校长和刘仁轨院士对视一眼,都从对方眼中看到了难以掩饰的狂喜与自豪。他们知道,秦风这小子,又一次……捅破天了!
演示会结束后,那几位军方大佬几乎是把秦风和赵铁柱工程师围了个水泄不通,各种关于“掌上雷霆”的技术细节、性能参数、以及未来可能的“合作方向”,问得是事无巨细,恨不得当场就把秦风和他的“保温杯”一起打包带回军事科学院。
最终,还是老校长出面,以“秦风同学还是个大一(或大二)的学生,学业为重,科研项目也需要循序渐进”为由,才好不容易把这些“如狼似虎”的军方大佬们给“劝退”了。当然,临走前,一个由多部门联合组成的“常温超导军事应用潜力评估专项小组”的联络方式,已经悄悄地塞到了刘仁轨院士的手中。
送走了意犹未尽的军方大佬和心满意足的校领导,“秦之队”的成员们,终于可以关起门来,尽情地……“撒欢”了!
“哦耶!!!秦哥万岁!电磁炮万岁!”李浩直接跳到了实验台上,挥舞着手臂,活像一只刚从动物园里放出来的猴子。
“太……太刺激了!我感觉我刚才的心跳都快突破两百了!”陈静拍着胸口,小脸因为激动而涨得通红。
林婉清博士也难得地露出了小女孩般的兴奋表情:“秦师兄,您那个‘光控固态Marx发生器’的设计,简直是神来之笔!那么小的体积,竟然能实现纳秒级的超大电流通断,太不可思议了!”
赵铁柱工程师更是抱着那个“加大号保温杯”,亲了又亲,嘴里不停地念叨着:“宝贝啊!这可是我老赵这辈子造出来的最牛逼的‘炮’!以后谁再说我只会修修补补,我直接拿这玩意儿轰他姥姥!”
就连一向沉稳的钱理群副教授和张伟博士,此刻也是满面红光,激动不已。他们知道,这个小型超导电磁炮的成功,不仅仅意味着【超导之盾:征服强磁场】系统任务的圆满完成,更标志着,他们手中的“墨子一号究极版”常温超导材料,已经具备了从实验室走向实际应用的……恐怖潜力!
秦风看着团队成员们那一张张因为激动和自豪而神采飞扬的脸庞,心中也是充满了欣慰。他知道,这只是一个开始。一个属于“秦风超导”,属于“秦之队”的……成果井喷期,即将来临!
一、 超导储能装置的小型化与高效化——“掌上核弹”的能量核心!
在成功研制出小型超导电磁炮之后,秦风并没有让团队沉浸在喜悦中太久。他敏锐地意识到,电磁炮的威力虽然惊人,但其核心技术之一,便是那个能够在极短时间内释放出兆焦耳级别恐怖能量的“高能量密度超导储能环(SMES)”。
“各位,”在一次团队内部的科研方向研讨会上,秦风指着白板上SMES的结构示意图,说道,“我们这次的电磁炮,之所以能够做到如此小型化,并且威力如此巨大,很大程度上得益于我们这个基于‘墨子一号究极版’线材的SMES系统。它在能量密度、充放电效率、以及循环寿命方面,都远远超越了现有的任何一种储能技术,包括锂电池、超级电容器、甚至是飞轮储能。”
“但是,”他话锋一转,“我们目前这个SMES,还只是一个为了配合电磁炮演示而设计的‘粗糙原型’。它在体积、重量、以及能量转换效率方面,都还有巨大的优化空间。如果我们能够将其进一步小型化、高效化,那它所能应用到的领域,将远远不止于电磁武器!”
在秦风的亲自指导和【学神黑科技系统】“工程优化(中级)”能力的暗中加持下,“秦之队”迅速成立了“超导储能技术攻关小组”,由在材料制备和结构设计方面都有深厚功底的林婉清博士担任组长,赵铁柱工程师负责工程实现,张伟博士则提供理论计算支持。
他们的目标是,在现有SMES原型的基础上,将其能量密度再提升一个数量级,同时将体积和重量至少缩小一半!
这又是一个看似不可能完成的任务!
然而,在秦风那些层出不穷的“黑科技”思路的指引下,奇迹再次发生了!
林婉清团队,通过进一步优化“墨子一号究极版”线材的纳米编织结构和层压复合工艺,并引入了一种由秦风“友情提供”的、具有“自修复”功能的“量子点增强型超导绝缘涂层”,成功地将超导线材的临界电流密度和机械强度,又提升了一个台阶!
赵铁柱团队,则根据秦风提出的“多层螺旋交叉缠绕超环面磁体”的全新设计理念,以及一种基于“液态金属柔性冷却通道”的“变态级”散热方案,硬生生将原本需要占据一个标准机柜大小的SMES储能环,压缩到了只有一个……嗯,大概也就一个大号行李箱那么大!
而张伟的理论模拟结果更是惊人:这种新型的“掌上SMES”,其能量密度,足以在瞬间释放出相当于数公斤TNT炸药的能量!其充放电效率,更是高达99.99%以上!循环寿命,理论上可以达到……无限次!
“我……我们这是……造了个啥玩意儿出来?”当第一个“行李箱版SMES”原型机成功通过了全功率充放电测试,并且其各项性能指标都完美达到了秦风的设计要求时,李浩看着那个安静地摆放在实验台上、貌不惊人却蕴含着恐怖能量的“铁箱子”,结结巴巴地问道,脸上写满了难以置信。
秦风微微一笑,拍了拍那个“铁箱子”,淡淡地说道:“你可以叫它……‘便携式高能脉冲电源’,或者,更通俗一点……‘掌上核弹’的能量核心。”
“掌……掌上核弹?!”众人闻言,皆是倒吸一口凉气,感觉自己的小心脏都快要承受不住这接二连三的“黑科技”轰炸了。
他们知道,一旦这种小型化、高效化的超导储能装置实现量产,那对于便携式高能武器、电动汽车的续航与快充、移动应急电源、乃至未来的单兵外骨骼装甲、太空探索任务……都将产生难以估量的革命性影响!
“秦风超导”的第一个应用之花,已然……惊艳绽放!
二、 高灵敏度超导量子干涉器件(SQUIDs)的设计——“透视未来”的科学之眼!
在超导储能领域取得重大突破的同时,秦风并没有忘记常温超导材料在另一个极具潜力的基础研究领域的应用——那就是超导量子干涉器件,简称SQUIDs。
SQUID是目前已知最灵敏的磁场传感器,其灵敏度可以达到地球磁场的数万亿分之一!因此,它在生物磁学(如心磁图、脑磁图)、无损检测、地球物理勘探、以及基础物理学研究(如暗物质探测、引力波探测)等领域,都有着不可替代的重要作用。
然而,传统的SQUIDs,大多采用低温超导材料(如铌)制作,需要在昂贵且笨重的液氦杜瓦瓶中工作,这极大地限制了其应用范围和便携性。
“如果我们能够利用‘墨子一号’的常温超导特性,以及其近乎完美的量子相干性,来设计并制造出一种能够在室温下工作、并且灵敏度远超现有低温SQUIDs的新型量子干涉器件,那将会怎样?”在一次团队的“头脑风暴会”上,秦风抛出了这个极具诱惑力的设想。
“室温SQUID?!”钱理群副教授,这位在凝聚态理论领域浸淫多年的老专家,闻言也是眼睛一亮,“秦教授,这个想法……太有价值了!如果真的能实现,那对于许多依赖于弱磁场探测的科研领域,都将是一场真正的革命!比如,脑磁图(MEG)技术,如果能摆脱液氦的束缚,实现便携化和低成本化,那对于脑科学研究和神经系统疾病的临床诊断,其意义不亚于CT和MRI的发明!”
于是,在秦风的亲自领衔和【学神黑科技系统】“理论构建(中级)”能力的暗中辅助下,“秦之队”迅速成立了“量子器件攻关小组”,由在微纳加工和精密测量方面经验丰富的陈静担任实验负责人,张伟博士则负责相关的量子理论计算和器件设计模拟。
他们的目标是,利用“墨子一号究极版”薄膜材料,通过精密的微纳加工工艺,制备出一种全新的、基于“高温(室温)超导约瑟夫森结阵列”的新型SQUID传感器。
这个过程,充满了挑战。
约瑟夫森结,是SQUID的核心部件,其尺寸通常只有几十到几百纳米,对加工精度和材料均匀性的要求,达到了极致。
陈静带领的小组,几乎是将实验室那台由赵铁柱“魔改升级”的“超级万能镀膜与分析一体机”的性能压榨到了极限。她们尝试了各种不同的薄膜生长参数、光刻胶材料、以及电子束曝光和离子束刻蚀工艺,在经历了上百次的失败和优化后,终于……在一块只有指甲盖大小的蓝宝石衬底上,成功地刻蚀出了一个由数千个“墨子一号”纳米级约瑟夫森结精密串联而成的……室温超导量子干涉阵列(RooTeerature Superconducting QuantuInterference Array, RTSQIA)!
当这个小小的芯片,被小心翼翼地接入到赵铁柱团队专门为其研制的、配备了超低噪声前置放大器和高精度锁相放大器的测试系统,并成功地在室温下(25摄氏度)捕捉到了清晰的、周期性的磁通-电压调制曲线时……
整个实验室,再次爆发出雷鸣般的掌声!
“成功了!我们成功了!室温SQUID!我们真的做出来了!”陈静激动得热泪盈眶,她紧紧地抱着身旁的林婉清,分享着这份来之不易的喜悦。
而初步的测试结果,更是让所有人瞠目结舌!
这款由“秦之队”研制出的RTSQIA,其磁场灵敏度,竟然比目前世界上最先进的、需要在液氦温度下工作的商用低温SQUID,还要高出……整整两个数量级!
这意味着,它可以探测到比以往微弱一百倍的磁场信号!
“我的天……”刘仁轨院士在得知这个消息后,亲自赶到实验室,看着那条堪称“完美”的磁通-电压调制曲线,以及那令人匪夷所思的灵敏度数据,激动得说不出话来。他知道,这个小小的芯片,一旦推广开来,将会在医学成像、资源勘探、国家安全等诸多领域,掀起一场……真正的技术海啸!
他当即拍板,让学校立刻联系国内最顶尖的神经科学研究所和地球物理勘探中心,进行合作验证与应用开发!
“秦风超导”的第二朵应用之花,以一种更加“润物细无声”却又更加“石破天惊”的方式,悄然绽放!
三、 超导滤波器在通讯领域的应用——为“信息高速公路”铺设“无阻赛道”!
在储能和传感领域接连取得重大突破之后,秦风的目光,又投向了另一个与国计民生息息相关的关键领域——通讯技术。
随着移动互联网、物联网、人工智能等技术的飞速发展,人类社会对信息传输的带宽、速率和质量的要求,也越来越高。然而,传统的通讯系统,无论是有线还是无线,都不可避免地会受到各种噪声干扰和信号衰减的影响,这极大地限制了通讯性能的提升。
“滤波器,是现代通讯系统中不可或缺的核心组件。它的作用,就像一个‘信号保安’,负责滤除掉那些无用的噪声和干扰信号,只允许我们需要的有用信号通过。”在一次关于“秦风超导未来应用方向”的战略研讨会上,秦风对着投影幕布上一个复杂的通讯系统框图,侃侃而谈。
“传统的滤波器,大多采用金属谐振腔或者介质谐振器来实现。但这些材料,在高频(尤其是微波和毫米波频段)下,都存在着不可避免的欧姆损耗和介电损耗,这会导致滤波器的插入损耗增大、带外抑制变差、以及Q值(品质因数)降低,从而严重影响通讯系统的整体性能。”
“但是,”秦风话锋一转,眼中闪烁着自信的光芒,“如果我们用‘墨子一号’这种具有近乎完美零电阻特性的常温超导材料,来制作滤波器的谐振单元呢?”
“那……那岂不是可以实现……零损耗、超高Q值、超窄带宽、超陡峭带边的……理想滤波器?!”一直对无线通讯技术颇有研究的李浩,第一个反应过来,激动得差点从椅子上跳起来!
“没错!”秦风打了个响指,“理论上,基于常温超导材料的滤波器,其性能将远远超越现有的任何一种传统滤波器!它将能够为我们的‘信息高速公路’,铺设上一条……真正畅通无阻的‘无阻赛道’!”
这个设想,再次点燃了“秦之队”成员们的科研激情!
这一次,负责主攻的是在薄膜制备和微纳加工方面经验丰富的陈静和李浩,以及在电磁场理论和微波电路设计方面颇有建树的张伟。
他们首先利用那台“超级万能镀膜与分析一体机”,在低损耗的蓝宝石衬底上,成功地生长出了厚度均匀、表面平整、超导性能优异的“墨子一号究极版”高质量外延薄膜。
然后,再通过高精度的紫外光刻和离子束刻蚀工艺,在薄膜上精确地刻蚀出了各种复杂形状的微带线谐振器、耦合缝隙、以及输入输出端口。
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经过无数次的理论模拟、版图设计、工艺优化和性能测试……
终于,在一个阳光灿烂的午后,当张伟将一片只有指甲盖大小、闪烁着金属光泽的“秦风超导”滤波器芯片,接入到网络分析仪进行S参数测试时……
屏幕上,那条代表着滤波器传输特性的曲线,陡峭得如同刀削斧劈一般!其通带内的插入损耗,低到几乎无法被仪器精确测量(小于0.01dB)!而其带外的抑制,则深达80dB以上!其品质因数Q值,更是达到了惊人的……数百万级别!
这……这已经不是简单的“性能优越”了!
这简直是……碾压!
“成功了!我们又成功了!”李浩激动地挥舞着拳头,恨不得当场来一段“社会摇”!
张伟也扶了扶眼镜,镜片后的目光充满了难以置信的喜悦:“这种性能的滤波器……如果应用到5G基站,或者未来的6G、7G系统中,那信号的覆盖范围、传输速率、以及抗干扰能力,都将得到……指数级的提升啊!”
消息传出,国内最大的通讯设备制造商——华星公司(小说中虚构的类似华为的企业)的高层,连夜派出了由首席技术官(CTO)亲自带队的专家团,火速赶往燕京大学,希望能与“秦之队”就“常温超导滤波器”的产业化应用,进行深度合作洽谈。
据说,那位平日里眼高于顶、见惯了各种“黑科技”的华星CTO,在亲眼看到了“秦风超导”滤波器的逆天性能后,当场就表示,愿意以“不惜一切代价”的条件,获得该技术的独家授权!
“秦风超导”的第三朵应用之花,以一种即将改变整个通讯行业格局的姿态,傲然绽放!
尾声:井喷的成果,遍地的鲜花,以及……新的征程!
超导储能装置的小型化与高效化!
高灵敏度室温超导量子干涉器件的诞生!
革命性的常温超导滤波器的研制成功!
在秦风的带领下,在【学神黑科技系统】那堪称“BUG级”的辅助下,“秦之队”这支刚刚组建不久的年轻队伍,如同打了鸡血一般,在短短不到三个月的时间内,围绕着“墨子一号”常温超导材料的各种潜在应用基础研究方面,接二连三地取得了一系列令整个国际科学界都为之侧目、甚至为之颤抖的、具有绝对世界领先水平的突破性进展!
这些成果,每一个单独拿出来,都足以在相关的细分领域掀起一场技术革命!
而当它们如同雨后春笋般,从“秦之队”这个名不见经传(至少在国际上是这样)的实验室里,集中爆发出来时,其产生的轰动效应,简直是……核弹级别的!
一时间,“秦风超导”这四个字,成为了全球科技界最炙手可热的名词!
无数的科研机构、高等学府、以及高科技企业,都向燕京大学,向“秦之队”,伸出了合作的橄榄枝。
各种荣誉、奖项、以及天价的科研资助,也如同雪片般飞来。
燕京大学物理学院的门口,几乎每天都停满了来自中央台、国家科学频道、乃至一些国际知名科技媒体的采访车,记者们长枪短炮,都希望能抢到关于“秦风超导”的最新独家报道。
而秦风,这位年仅大一(或大二)的“科学神童”,更是被无数媒体冠以了“当代爱因斯坦”、“下一个特斯拉”、“改变世界的华夏天才”之类的耀眼光环,其声望之隆,风头之劲,一时无两!
就连远在老家的秦父秦母,也成了十里八乡的“名人”。每天都有各种亲戚朋友、甚至是一些八竿子打不着的“熟人”,登门拜访,道喜祝贺,顺便……打探一下“秦神”有没有女朋友,家里还缺不缺扫地打杂的……
面对这突如其来的、如同海啸般的鲜花与掌声,秦风却依旧保持着他那份与年龄不符的冷静与淡然。
他知道,这一切的成就,都离不开团队成员们的共同努力,离不开学校和国家的大力支持,更离不开……那个只有他自己知道的、逆天存在的【学神黑科技系统】。
他也知道,这些应用基础研究的突破,仅仅是万里长征的第一步。
真正的挑战,还在后面。
如何将这些实验室里的“黑科技”,真正地转化为能够造福社会、改变世界的生产力?
如何应对来自国际上某些势力的技术封锁、人才争夺、甚至是不择手段的商业竞争?
以及,在他脑海中,那些由系统解锁的、更为广阔、也更为神秘的“未来科技树”,又将指引他走向何方?
在一个星光璀璨的夜晚,秦风独自一人站在实验室的窗前,眺望着远方那片深邃无垠的夜空,嘴角勾起一抹自信而又充满期待的笑容。
“成果井喷期,才刚刚开始呢。”
“接下来,就让全世界都好好看一看,当‘秦风超导’的应用之花,真正遍地盛开之时,将会是怎样一番……波澜壮阔的景象吧!”
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足足过了十几秒,那肩扛将星的老将军才第一个反应过来,他猛地从座位上站起,三步并作两步冲到秦风面前,一双虎目瞪得溜圆,死死地盯着那台依旧散发着淡淡寒气(超导线圈工作后的正常现象,并非低温)的“加大号保温杯”,声音因为过度激动而带着一丝不易察觉的颤抖:“秦……秦风同志!这……这就是你们用那个什么‘墨子一号究极版’超导线材造出来的……电磁炮?”
秦风依旧是那副云淡风轻的模样,仿佛刚才那一炮只是点了个大号的二踢脚。他微微一笑,谦逊地说道:“是的,首长。这只是我们利用新型超导线材在强电流、强磁场下优异性能,做的一个小小的原理性验证装置,很多地方还很粗糙,让各位见笑了。”
“小小的原理性验证装置?!”老将军闻言,嘴角狠狠地抽搐了一下,差点一口气没上来。他指着远处那个还在冒着青烟的靶标,哭笑不得地说道:“你管这叫‘小小的’?这要是再‘大一点’,是不是可以直接把卫星打下来了?!”
旁边一位负责电磁武器研究的大校,也是一脸的“我是谁,我在哪儿,我刚才看到了什么”的懵逼表情。他扶了扶因为震惊而有些歪斜的军帽,喃喃自语道:“三秒钟完成兆焦耳级储能……发射初速至少……至少超过了10马赫……炮管长度不足一米……这……这他娘的还是我们认识的电磁炮吗?这简直是……科幻电影里才有的玩意儿啊!”
燕大校长和刘仁轨院士对视一眼,都从对方眼中看到了难以掩饰的狂喜与自豪。他们知道,秦风这小子,又一次……捅破天了!
演示会结束后,那几位军方大佬几乎是把秦风和赵铁柱工程师围了个水泄不通,各种关于“掌上雷霆”的技术细节、性能参数、以及未来可能的“合作方向”,问得是事无巨细,恨不得当场就把秦风和他的“保温杯”一起打包带回军事科学院。
最终,还是老校长出面,以“秦风同学还是个大一(或大二)的学生,学业为重,科研项目也需要循序渐进”为由,才好不容易把这些“如狼似虎”的军方大佬们给“劝退”了。当然,临走前,一个由多部门联合组成的“常温超导军事应用潜力评估专项小组”的联络方式,已经悄悄地塞到了刘仁轨院士的手中。
送走了意犹未尽的军方大佬和心满意足的校领导,“秦之队”的成员们,终于可以关起门来,尽情地……“撒欢”了!
“哦耶!!!秦哥万岁!电磁炮万岁!”李浩直接跳到了实验台上,挥舞着手臂,活像一只刚从动物园里放出来的猴子。
“太……太刺激了!我感觉我刚才的心跳都快突破两百了!”陈静拍着胸口,小脸因为激动而涨得通红。
林婉清博士也难得地露出了小女孩般的兴奋表情:“秦师兄,您那个‘光控固态Marx发生器’的设计,简直是神来之笔!那么小的体积,竟然能实现纳秒级的超大电流通断,太不可思议了!”
赵铁柱工程师更是抱着那个“加大号保温杯”,亲了又亲,嘴里不停地念叨着:“宝贝啊!这可是我老赵这辈子造出来的最牛逼的‘炮’!以后谁再说我只会修修补补,我直接拿这玩意儿轰他姥姥!”
就连一向沉稳的钱理群副教授和张伟博士,此刻也是满面红光,激动不已。他们知道,这个小型超导电磁炮的成功,不仅仅意味着【超导之盾:征服强磁场】系统任务的圆满完成,更标志着,他们手中的“墨子一号究极版”常温超导材料,已经具备了从实验室走向实际应用的……恐怖潜力!
秦风看着团队成员们那一张张因为激动和自豪而神采飞扬的脸庞,心中也是充满了欣慰。他知道,这只是一个开始。一个属于“秦风超导”,属于“秦之队”的……成果井喷期,即将来临!
一、 超导储能装置的小型化与高效化——“掌上核弹”的能量核心!
在成功研制出小型超导电磁炮之后,秦风并没有让团队沉浸在喜悦中太久。他敏锐地意识到,电磁炮的威力虽然惊人,但其核心技术之一,便是那个能够在极短时间内释放出兆焦耳级别恐怖能量的“高能量密度超导储能环(SMES)”。
“各位,”在一次团队内部的科研方向研讨会上,秦风指着白板上SMES的结构示意图,说道,“我们这次的电磁炮,之所以能够做到如此小型化,并且威力如此巨大,很大程度上得益于我们这个基于‘墨子一号究极版’线材的SMES系统。它在能量密度、充放电效率、以及循环寿命方面,都远远超越了现有的任何一种储能技术,包括锂电池、超级电容器、甚至是飞轮储能。”
“但是,”他话锋一转,“我们目前这个SMES,还只是一个为了配合电磁炮演示而设计的‘粗糙原型’。它在体积、重量、以及能量转换效率方面,都还有巨大的优化空间。如果我们能够将其进一步小型化、高效化,那它所能应用到的领域,将远远不止于电磁武器!”
在秦风的亲自指导和【学神黑科技系统】“工程优化(中级)”能力的暗中加持下,“秦之队”迅速成立了“超导储能技术攻关小组”,由在材料制备和结构设计方面都有深厚功底的林婉清博士担任组长,赵铁柱工程师负责工程实现,张伟博士则提供理论计算支持。
他们的目标是,在现有SMES原型的基础上,将其能量密度再提升一个数量级,同时将体积和重量至少缩小一半!
这又是一个看似不可能完成的任务!
然而,在秦风那些层出不穷的“黑科技”思路的指引下,奇迹再次发生了!
林婉清团队,通过进一步优化“墨子一号究极版”线材的纳米编织结构和层压复合工艺,并引入了一种由秦风“友情提供”的、具有“自修复”功能的“量子点增强型超导绝缘涂层”,成功地将超导线材的临界电流密度和机械强度,又提升了一个台阶!
赵铁柱团队,则根据秦风提出的“多层螺旋交叉缠绕超环面磁体”的全新设计理念,以及一种基于“液态金属柔性冷却通道”的“变态级”散热方案,硬生生将原本需要占据一个标准机柜大小的SMES储能环,压缩到了只有一个……嗯,大概也就一个大号行李箱那么大!
而张伟的理论模拟结果更是惊人:这种新型的“掌上SMES”,其能量密度,足以在瞬间释放出相当于数公斤TNT炸药的能量!其充放电效率,更是高达99.99%以上!循环寿命,理论上可以达到……无限次!
“我……我们这是……造了个啥玩意儿出来?”当第一个“行李箱版SMES”原型机成功通过了全功率充放电测试,并且其各项性能指标都完美达到了秦风的设计要求时,李浩看着那个安静地摆放在实验台上、貌不惊人却蕴含着恐怖能量的“铁箱子”,结结巴巴地问道,脸上写满了难以置信。
秦风微微一笑,拍了拍那个“铁箱子”,淡淡地说道:“你可以叫它……‘便携式高能脉冲电源’,或者,更通俗一点……‘掌上核弹’的能量核心。”
“掌……掌上核弹?!”众人闻言,皆是倒吸一口凉气,感觉自己的小心脏都快要承受不住这接二连三的“黑科技”轰炸了。
他们知道,一旦这种小型化、高效化的超导储能装置实现量产,那对于便携式高能武器、电动汽车的续航与快充、移动应急电源、乃至未来的单兵外骨骼装甲、太空探索任务……都将产生难以估量的革命性影响!
“秦风超导”的第一个应用之花,已然……惊艳绽放!
二、 高灵敏度超导量子干涉器件(SQUIDs)的设计——“透视未来”的科学之眼!
在超导储能领域取得重大突破的同时,秦风并没有忘记常温超导材料在另一个极具潜力的基础研究领域的应用——那就是超导量子干涉器件,简称SQUIDs。
SQUID是目前已知最灵敏的磁场传感器,其灵敏度可以达到地球磁场的数万亿分之一!因此,它在生物磁学(如心磁图、脑磁图)、无损检测、地球物理勘探、以及基础物理学研究(如暗物质探测、引力波探测)等领域,都有着不可替代的重要作用。
然而,传统的SQUIDs,大多采用低温超导材料(如铌)制作,需要在昂贵且笨重的液氦杜瓦瓶中工作,这极大地限制了其应用范围和便携性。
“如果我们能够利用‘墨子一号’的常温超导特性,以及其近乎完美的量子相干性,来设计并制造出一种能够在室温下工作、并且灵敏度远超现有低温SQUIDs的新型量子干涉器件,那将会怎样?”在一次团队的“头脑风暴会”上,秦风抛出了这个极具诱惑力的设想。
“室温SQUID?!”钱理群副教授,这位在凝聚态理论领域浸淫多年的老专家,闻言也是眼睛一亮,“秦教授,这个想法……太有价值了!如果真的能实现,那对于许多依赖于弱磁场探测的科研领域,都将是一场真正的革命!比如,脑磁图(MEG)技术,如果能摆脱液氦的束缚,实现便携化和低成本化,那对于脑科学研究和神经系统疾病的临床诊断,其意义不亚于CT和MRI的发明!”
于是,在秦风的亲自领衔和【学神黑科技系统】“理论构建(中级)”能力的暗中辅助下,“秦之队”迅速成立了“量子器件攻关小组”,由在微纳加工和精密测量方面经验丰富的陈静担任实验负责人,张伟博士则负责相关的量子理论计算和器件设计模拟。
他们的目标是,利用“墨子一号究极版”薄膜材料,通过精密的微纳加工工艺,制备出一种全新的、基于“高温(室温)超导约瑟夫森结阵列”的新型SQUID传感器。
这个过程,充满了挑战。
约瑟夫森结,是SQUID的核心部件,其尺寸通常只有几十到几百纳米,对加工精度和材料均匀性的要求,达到了极致。
陈静带领的小组,几乎是将实验室那台由赵铁柱“魔改升级”的“超级万能镀膜与分析一体机”的性能压榨到了极限。她们尝试了各种不同的薄膜生长参数、光刻胶材料、以及电子束曝光和离子束刻蚀工艺,在经历了上百次的失败和优化后,终于……在一块只有指甲盖大小的蓝宝石衬底上,成功地刻蚀出了一个由数千个“墨子一号”纳米级约瑟夫森结精密串联而成的……室温超导量子干涉阵列(RooTeerature Superconducting QuantuInterference Array, RTSQIA)!
当这个小小的芯片,被小心翼翼地接入到赵铁柱团队专门为其研制的、配备了超低噪声前置放大器和高精度锁相放大器的测试系统,并成功地在室温下(25摄氏度)捕捉到了清晰的、周期性的磁通-电压调制曲线时……
整个实验室,再次爆发出雷鸣般的掌声!
“成功了!我们成功了!室温SQUID!我们真的做出来了!”陈静激动得热泪盈眶,她紧紧地抱着身旁的林婉清,分享着这份来之不易的喜悦。
而初步的测试结果,更是让所有人瞠目结舌!
这款由“秦之队”研制出的RTSQIA,其磁场灵敏度,竟然比目前世界上最先进的、需要在液氦温度下工作的商用低温SQUID,还要高出……整整两个数量级!
这意味着,它可以探测到比以往微弱一百倍的磁场信号!
“我的天……”刘仁轨院士在得知这个消息后,亲自赶到实验室,看着那条堪称“完美”的磁通-电压调制曲线,以及那令人匪夷所思的灵敏度数据,激动得说不出话来。他知道,这个小小的芯片,一旦推广开来,将会在医学成像、资源勘探、国家安全等诸多领域,掀起一场……真正的技术海啸!
他当即拍板,让学校立刻联系国内最顶尖的神经科学研究所和地球物理勘探中心,进行合作验证与应用开发!
“秦风超导”的第二朵应用之花,以一种更加“润物细无声”却又更加“石破天惊”的方式,悄然绽放!
三、 超导滤波器在通讯领域的应用——为“信息高速公路”铺设“无阻赛道”!
在储能和传感领域接连取得重大突破之后,秦风的目光,又投向了另一个与国计民生息息相关的关键领域——通讯技术。
随着移动互联网、物联网、人工智能等技术的飞速发展,人类社会对信息传输的带宽、速率和质量的要求,也越来越高。然而,传统的通讯系统,无论是有线还是无线,都不可避免地会受到各种噪声干扰和信号衰减的影响,这极大地限制了通讯性能的提升。
“滤波器,是现代通讯系统中不可或缺的核心组件。它的作用,就像一个‘信号保安’,负责滤除掉那些无用的噪声和干扰信号,只允许我们需要的有用信号通过。”在一次关于“秦风超导未来应用方向”的战略研讨会上,秦风对着投影幕布上一个复杂的通讯系统框图,侃侃而谈。
“传统的滤波器,大多采用金属谐振腔或者介质谐振器来实现。但这些材料,在高频(尤其是微波和毫米波频段)下,都存在着不可避免的欧姆损耗和介电损耗,这会导致滤波器的插入损耗增大、带外抑制变差、以及Q值(品质因数)降低,从而严重影响通讯系统的整体性能。”
“但是,”秦风话锋一转,眼中闪烁着自信的光芒,“如果我们用‘墨子一号’这种具有近乎完美零电阻特性的常温超导材料,来制作滤波器的谐振单元呢?”
“那……那岂不是可以实现……零损耗、超高Q值、超窄带宽、超陡峭带边的……理想滤波器?!”一直对无线通讯技术颇有研究的李浩,第一个反应过来,激动得差点从椅子上跳起来!
“没错!”秦风打了个响指,“理论上,基于常温超导材料的滤波器,其性能将远远超越现有的任何一种传统滤波器!它将能够为我们的‘信息高速公路’,铺设上一条……真正畅通无阻的‘无阻赛道’!”
这个设想,再次点燃了“秦之队”成员们的科研激情!
这一次,负责主攻的是在薄膜制备和微纳加工方面经验丰富的陈静和李浩,以及在电磁场理论和微波电路设计方面颇有建树的张伟。
他们首先利用那台“超级万能镀膜与分析一体机”,在低损耗的蓝宝石衬底上,成功地生长出了厚度均匀、表面平整、超导性能优异的“墨子一号究极版”高质量外延薄膜。
然后,再通过高精度的紫外光刻和离子束刻蚀工艺,在薄膜上精确地刻蚀出了各种复杂形状的微带线谐振器、耦合缝隙、以及输入输出端口。
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经过无数次的理论模拟、版图设计、工艺优化和性能测试……
终于,在一个阳光灿烂的午后,当张伟将一片只有指甲盖大小、闪烁着金属光泽的“秦风超导”滤波器芯片,接入到网络分析仪进行S参数测试时……
屏幕上,那条代表着滤波器传输特性的曲线,陡峭得如同刀削斧劈一般!其通带内的插入损耗,低到几乎无法被仪器精确测量(小于0.01dB)!而其带外的抑制,则深达80dB以上!其品质因数Q值,更是达到了惊人的……数百万级别!
这……这已经不是简单的“性能优越”了!
这简直是……碾压!
“成功了!我们又成功了!”李浩激动地挥舞着拳头,恨不得当场来一段“社会摇”!
张伟也扶了扶眼镜,镜片后的目光充满了难以置信的喜悦:“这种性能的滤波器……如果应用到5G基站,或者未来的6G、7G系统中,那信号的覆盖范围、传输速率、以及抗干扰能力,都将得到……指数级的提升啊!”
消息传出,国内最大的通讯设备制造商——华星公司(小说中虚构的类似华为的企业)的高层,连夜派出了由首席技术官(CTO)亲自带队的专家团,火速赶往燕京大学,希望能与“秦之队”就“常温超导滤波器”的产业化应用,进行深度合作洽谈。
据说,那位平日里眼高于顶、见惯了各种“黑科技”的华星CTO,在亲眼看到了“秦风超导”滤波器的逆天性能后,当场就表示,愿意以“不惜一切代价”的条件,获得该技术的独家授权!
“秦风超导”的第三朵应用之花,以一种即将改变整个通讯行业格局的姿态,傲然绽放!
尾声:井喷的成果,遍地的鲜花,以及……新的征程!
超导储能装置的小型化与高效化!
高灵敏度室温超导量子干涉器件的诞生!
革命性的常温超导滤波器的研制成功!
在秦风的带领下,在【学神黑科技系统】那堪称“BUG级”的辅助下,“秦之队”这支刚刚组建不久的年轻队伍,如同打了鸡血一般,在短短不到三个月的时间内,围绕着“墨子一号”常温超导材料的各种潜在应用基础研究方面,接二连三地取得了一系列令整个国际科学界都为之侧目、甚至为之颤抖的、具有绝对世界领先水平的突破性进展!
这些成果,每一个单独拿出来,都足以在相关的细分领域掀起一场技术革命!
而当它们如同雨后春笋般,从“秦之队”这个名不见经传(至少在国际上是这样)的实验室里,集中爆发出来时,其产生的轰动效应,简直是……核弹级别的!
一时间,“秦风超导”这四个字,成为了全球科技界最炙手可热的名词!
无数的科研机构、高等学府、以及高科技企业,都向燕京大学,向“秦之队”,伸出了合作的橄榄枝。
各种荣誉、奖项、以及天价的科研资助,也如同雪片般飞来。
燕京大学物理学院的门口,几乎每天都停满了来自中央台、国家科学频道、乃至一些国际知名科技媒体的采访车,记者们长枪短炮,都希望能抢到关于“秦风超导”的最新独家报道。
而秦风,这位年仅大一(或大二)的“科学神童”,更是被无数媒体冠以了“当代爱因斯坦”、“下一个特斯拉”、“改变世界的华夏天才”之类的耀眼光环,其声望之隆,风头之劲,一时无两!
就连远在老家的秦父秦母,也成了十里八乡的“名人”。每天都有各种亲戚朋友、甚至是一些八竿子打不着的“熟人”,登门拜访,道喜祝贺,顺便……打探一下“秦神”有没有女朋友,家里还缺不缺扫地打杂的……
面对这突如其来的、如同海啸般的鲜花与掌声,秦风却依旧保持着他那份与年龄不符的冷静与淡然。
他知道,这一切的成就,都离不开团队成员们的共同努力,离不开学校和国家的大力支持,更离不开……那个只有他自己知道的、逆天存在的【学神黑科技系统】。
他也知道,这些应用基础研究的突破,仅仅是万里长征的第一步。
真正的挑战,还在后面。
如何将这些实验室里的“黑科技”,真正地转化为能够造福社会、改变世界的生产力?
如何应对来自国际上某些势力的技术封锁、人才争夺、甚至是不择手段的商业竞争?
以及,在他脑海中,那些由系统解锁的、更为广阔、也更为神秘的“未来科技树”,又将指引他走向何方?
在一个星光璀璨的夜晚,秦风独自一人站在实验室的窗前,眺望着远方那片深邃无垠的夜空,嘴角勾起一抹自信而又充满期待的笑容。
“成果井喷期,才刚刚开始呢。”
“接下来,就让全世界都好好看一看,当‘秦风超导’的应用之花,真正遍地盛开之时,将会是怎样一番……波澜壮阔的景象吧!”
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