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十二小时后。
真空冷冻干燥完成。
徐辰用镊子夹出一块灰白色的、轻得几乎没有重量的“银纳米线气凝胶”。
他把它放进扫描电子显微镜(SEM)。
屏幕上,呈现出一片极其壮观的纳米树海。层层叠叠的银线,构筑出了完美的自相似分形骨架。
“测算豪斯多夫维度。”
【测算完成:当前网络维度D_f=2.45】
“偏高了。”徐辰皱了皱眉。
维度太高,说明冰晶长得太密。“等等,我似乎又陷入盲目试错的死胡同了。”
徐辰突然停下了准备重置实验的手。他猛地意识到,水结成冰,就像天空中飘落的雪花一样,在不同的温度和湿度下,会形成六角星状、树枝状、针状等完全不同的分形形貌。
如果纯靠瞎调参数去碰运气,那自已和那些被陈院士吐槽的“烧炉工”有什么区别?
他可是LV.5的数学皇帝啊!
既然分形制备这条路已经走通,那完全可以把流程反过来!
徐辰立刻调出了市面上几种工艺最成熟的柔性基体材料参数,比如PDMS硅胶和Eflex柔性树脂。
“以常用的PDMS(比例1:10)为例,它的宏观泊松比在室温下是一个常数:0.49。”
徐辰闭上眼睛,庞大的数学直觉瞬间接管了大脑。他在脑海中将0.49的形变率代入弹性力学与分形几何的耦合方程中,开始疯狂地反向积分。
几分钟后,一个精确的数值浮现出来:D_f=2.38。
“这就对了!”徐辰猛地睁开眼,目光锐利,“我不需要去盲目尝试。只要我能让冰晶的分形维度精准地长到2.38,然后把它灌进普通的PDMS硅胶里,它就是完美的恒阻材料!”
有了确定的目标维度2.38,徐辰直接调出了冰晶生长的相场模拟模型。通过数学计算,他迅速锁定了能长出这种特定形态“雪花”的临界热力学参数。
“系统,重置实验!”
“修改液氮冷冻台参数:设定纵向温度梯度12℃
,冷却速率1.5℃
。分散液中加入1.5%质量分数的叔丁醇,改变冰晶的各向异性生长速率!”
冷冻台再次发力轰鸣。
十二小时后,一块全新的、晶莹剔透的“银纳米线气凝胶”出炉。根据电镜测算,它的分形维度被完美死锁在了2.38!
徐辰没有任何停顿,立刻调配好1:10比例的PDMS硅胶,将其均匀地倒在气凝胶上。
“开启阶梯抽真空脱泡,随后六小时梯度升温固化!”
伴随着烘箱“叮”的一声脆响,舱门弹开。一张厚度仅为0.5毫米、呈现出半透明银灰色的柔性薄膜,静静地躺在离型膜上。
徐辰深吸了一口气,将它小心翼翼地取下,直接夹在了双轴拉伸测试机的钛合金夹具上,两端接通高精度四探针万用表。
“开启单轴拉伸循环测试。应变范围:0%到150%。”
机械臂发出微不可察的电机声,夹具开始缓慢、无情地向两侧拉扯薄膜。
徐辰双手死死撑在操作台上,双眼犹如盯住猎物的鹰隼,紧盯着全息屏幕上的电阻率实时曲线。
拉伸10%……阻值曲线纹丝不动。
拉伸30%……在传统柔性导电材料中,这个形变足以让内部导电网络断裂、电阻呈指数级飙升。但屏幕上的红线,平得像是一条死人的心电图!
拉伸80%!薄膜肉眼可见地变薄、被拉长,但在微观层面,那些被拉远的银纳米线主干,正被分形枝丫的完美搭接精确补偿!