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简单来说,材料必须是现实中客观存在、且被徐辰深刻理解的,才能被复制进来。
……
搞懂了规则,徐辰深吸了一口气,手腕一翻。
那块系统奖励的“可形变恒阻态导电高分子膜”,凭空出现在了他的掌心。
这款薄膜的宏观特性,早在他刚拿到手时,就曾悄悄借用北大物理学院的原子力显微镜(AFM)和扫描隧道显微镜(STM)粗略地观察过一次。只不过那次做贼心虚,不敢看得太细。
徐辰为了熟悉虚拟实验室的用法,先用万用表和拉伸机对它做了一系列基础测试。
随后,为了探究它真正的微观密码,徐辰直接在脑海中构建了一台参数极其奢华的双球差校正透射电子显微镜(Cs-TEM),并将薄膜切片放了进去。
随着放大倍数从一万倍、十万倍一路飙升到百万倍,薄膜微观下的真实面貌,毫无保留地展现在了全息屏幕上。
屏幕上,导电的高分子链呈现出一种极其诡异、却又充满某种数学美感的结构。
一根主干延伸出去,分出几根枝丫;枝丫再延伸,又分出更细的枝丫……如此往复,无穷无尽,仿佛是将一整片茂密的原始森林,硬生生压缩进了纳米级的二维平面里。
“确实是分形结构。”徐辰目光一凝,瞬间认出了这种大自然中最神奇的几何形态。
所谓分形,就是一种“自相似”的结构。简单来说,你把一片雪花放大一百倍,它边缘的形状和没放大前是一模一样的;你把一棵树的一根树枝砍下来,这根树枝本身看着就像一棵小树。海岸线、闪电、甚至人体的血管,都是典型的分形。
而在数学上,分形最迷人的地方在于,它的维度不是整数。
……
一条线是1维,一个面是2维。
但为什么会有非整数维度?
这涉及到豪斯多夫维数的概念。简单来说,分形之所以维度非整数,是因为它在微观尺度上的“填充密度”处于某两个整数维度之间。
比如你手里有一张平整的纸,假设没有厚度的话它是绝对的2维。现在,你把它揉成一个布满褶皱的纸团。这个纸团,它比平面的纸要复杂得多,在空间里占据了体积,但它内部又充满了空隙,并没有像实心铁球那样完全填满3维空间。
所以,这个纸团的维度,就介于2维和3维之间,比如可能是2.5维。
经典的“科赫雪花”分形曲线,维度是1.26维;大脑皮层的褶皱,大约是2.7维。
……
徐辰盯着屏幕上的纳米分形网络,结合数学LV.5的直觉和刚升级不久的材料学LV.3的天赋,脑海中灵光一闪,瞬间想到了这材料“电阻不变”的物理机制的一种猜想!
这原理说破天其实并不复杂。
你可以把这材料里的导电网络,想象成一棵长满无数分叉的“大树”。
平时当材料不受力的时候,这棵树是正常的形状,电流主要沿着粗壮的“树干”走,而那些游离在远处的细小“枝叶”并没有连接形成通路,这时的电阻,就是树干的电阻。
当你用力拉伸薄膜时,“树干”确实被拉长变细了,横截面变窄理论上电阻应该变大。但是在拉伸的过程中,原本那些没搭在一起的细小“树枝”,因为形变互相碰到了!它们搭在一起,形成了无数条新的并行短路通道,这就相当于弥补了树干变细带来的电阻增加。
反过来,当你压缩薄膜时,“树干”变粗,横截面变大电阻本该变小。但在压缩的挤压下,一部分树干被迫折叠、卷曲,陷入了三维分形结构的孔隙里。也就是主干的导电路径被迫绕了远路,这个效应刚好抵消了截面积增大的影响,让总体电阻保持在稳定的区间内。
拉伸的时候补通道,压缩的时候减少通道。
完美的动态平衡!
……