在對相變理論與記憶合金原理有了初步理解之后,陸一鳴迫不及待想要將這些理論知識付諸實踐。他的第一個目標(biāo),就是嘗試?yán)?*「神秘書冊」**的「模擬」能力,去解析并構(gòu)建一種相對簡單并且常見的記憶合金——鎳鈦合金的微觀結(jié)構(gòu)與相變機制。
他選擇在自己位于圖書館三樓的“能量實驗室”進行這項極具挑戰(zhàn)性的嘗試。房間門窗緊閉,微弱的能量波動在墻壁表面流轉(zhuǎn),那是他之前具現(xiàn)的能量屏蔽材料,用以隔絕外界干擾,同時防止實驗過程中可能發(fā)生的意外。
實驗臺上空無一物,并未擺放任何實體的鎳鈦合金樣品。陸一鳴目前還沒有渠道獲得這種在末世前也屬于特種材料的合金。他所能依賴的,只有書本上的理論知識,網(wǎng)絡(luò)上搜集到的那些極其有限并且可能不準(zhǔn)確的公開數(shù)據(jù),以及他那近乎逆天的「模擬」能力。
這,無疑是一場從零開始,純粹基于理論推演和精神構(gòu)建的“虛擬創(chuàng)造”。
陸一鳴盤膝坐在實驗臺前,雙目微閉,心神完全沉入與神秘書冊的深度連接之中。他的精神力高度集中,如同一柄無形的探針,開始在浩瀚的原子世界中進行探索。
“目標(biāo):鎳鈦記憶合金,原子比例近似為一比一?!?
“核心機制:熱彈性馬氏體相變?!?
“模擬重點:高溫奧氏體相b2立方結(jié)構(gòu)晶格參數(shù)、低溫馬氏體相b19單斜結(jié)構(gòu)晶格參數(shù),連同其相變路徑,以及孿晶界面的形成與運動……”
一連串指令和參數(shù),在他腦海中清晰浮現(xiàn),并通過神秘書冊,轉(zhuǎn)化為具體的「模擬」任務(wù)。
神秘書冊的頁面上,開始浮現(xiàn)出無數(shù)閃爍不定的光點,這些光點分別代表著鎳原子和鈦原子。它們在陸一鳴精神力的引導(dǎo)下,開始嘗試按照特定的晶格結(jié)構(gòu)進行排列。
首先是高溫奧氏體相的模擬。鎳鈦合金的奧氏體相具有相對簡單的體心立方b2結(jié)構(gòu)。陸一鳴根據(jù)文獻中查到的晶格常數(shù),即原子間距,小心翼翼地控制著每一個“原子”的位置。
這個過程,比他之前模擬任何生物結(jié)構(gòu)或普通材料都要復(fù)雜和精細(xì)得多。因為合金的性質(zhì),不僅僅取決于原子的種類和比例,更取決于它們在三維空間中的精確排列方式,還有原子間的相互作用力。任何一個原子的位置出現(xiàn)微小偏差,都可能導(dǎo)致整個晶格結(jié)構(gòu)的崩塌,或者使其無法展現(xiàn)出應(yīng)有的物理化學(xué)性質(zhì)。
“嗡……”
神秘書冊發(fā)出一陣輕微震顫,陸一鳴感覺自己的精神力如同決堤河水般洶涌而出,瘋狂地涌入書冊之中。模擬原子級別的微觀結(jié)構(gòu),對精神力的消耗是指數(shù)級的!
他咬緊牙關(guān),額頭青筋暴起,竭力維持著對原子排列的精確控制。在他的**「像素視界」**中,無數(shù)代表鎳原子和鈦原子的光點,正在他的意志下,艱難地搭建著一個微小的晶格模型,這個模型只有數(shù)百原子規(guī)模,呈現(xiàn)出完美的b2結(jié)構(gòu)。
“奧氏體相……晶格常數(shù)a約等于0.3015納米……鎳原子位于立方體,鈦原子位于體心……”他默念著關(guān)鍵參數(shù),精神力如同最精密的刻刀,在虛空中雕琢著這個微觀的藝術(shù)品。
時間一分一秒流逝。陸一鳴的臉色變得越來越蒼白,呼吸也變得粗重起來。僅僅是模擬一個如此微小的奧氏體晶胞,就幾乎耗盡了他近三成的精神力。
“還不夠……這只是靜態(tài)的結(jié)構(gòu)……要理解相變,必須模擬動態(tài)過程!”
他強忍著精神力過度消耗帶來的眩暈感,開始嘗試模擬當(dāng)溫度降低時,這個b2結(jié)構(gòu)的奧氏體相,如何轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐鸟R氏體相。
根據(jù)理論,鎳鈦合金的馬氏體相變是一種無擴散的切變型相變。原子不需要長程遷移,只需要在原來的晶格位置附近發(fā)生微小的、協(xié)同的位移,就能形成新的晶體結(jié)構(gòu)。這個過程伴隨晶格對稱性降低,通常會從高對稱的立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛯ΨQ的單斜或正交結(jié)構(gòu)。
陸一鳴嘗試在模擬的奧氏體晶格上施加一個虛擬的“降溫”效應(yīng),通過改變原子振動的平均動能來實現(xiàn)。同時,他引導(dǎo)著原子,按照理論中描述的特定切變模式,即110<1-10>滑移系,進行微小的位移。
“轟!”
模擬的晶格模型,在他嘗試引導(dǎo)原子位移的瞬間,突然劇烈扭曲,繼而崩塌,最終化為一堆無序的原子團!
第一次動態(tài)相變模擬,失敗!
“噗……”陸一鳴猛地噴出一口鮮血,眼前金星亂冒。這一次失敗帶來的精神反噬,遠(yuǎn)比之前凝聚劣等能量晶時還要強烈。他感覺自己的大腦像是被無數(shù)根燒紅的鋼針狠狠扎刺,劇痛難忍。
“太……太復(fù)雜了……”他虛弱地靠在墻上,大口喘息著。他終于深刻體會到,想要在原子尺度上精確控制物質(zhì)的相變行為,是何等逆天的事情。這不僅僅需要龐大的精神力,更需要對凝聚態(tài)物理和材料科學(xué)有極其深刻的理解。
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他僅僅是照本宣科地按照理論去“擺放”原子,卻忽略了原子間復(fù)雜的相互作用力,還有電子云的分布,乃至量子效應(yīng)等諸多深層因素。這些因素,在宏觀尺度下或許可以被近似或忽略,但在決定材料微觀相變行為時,卻起著至關(guān)重要的作用。
“不行……不能放棄……”陸一鳴咬著牙,從背包里摸出一顆之前制造的劣等能量晶,毫不猶豫將其捏碎吸收。一股精純的能量涌入體內(nèi),迅速補充著他消耗的能量,也讓他的精神略微恢復(fù)了一些。
他知道,這顆劣等能量晶,在這種級別的精神消耗面前,只是杯水車薪,但至少能讓他多支撐一會兒。
他再次沉下心來,仔細(xì)回顧剛才失敗的原因?!皢栴}出在對原子間相互作用勢的理解不足,以及對相變路徑的簡化處理……”
他開始嘗試在神秘書冊中,調(diào)閱之前記錄的關(guān)于各種元素原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵類型以及一些基礎(chǔ)物理常數(shù)的數(shù)據(jù)。他試圖基于這些數(shù)據(jù),構(gòu)建一個更符合實際的“原子間作用力模型”。雖然這個模型依舊非常粗糙并且簡化,但至少比之前單純的幾何堆砌要強上許多。
然后,他再次開始了艱難的模擬過程。
奧氏體相的構(gòu)建……成功。
施加“降溫”效應(yīng)……
引導(dǎo)原子按照伯格斯矢量和切變應(yīng)變進行協(xié)同位移……
“咔嚓……咔嚓……”
這一次,模擬的晶格模型沒有立刻崩塌,而是發(fā)出了一陣陣細(xì)微,如同骨骼錯位般的聲響。在他的「像素視界」中,原本規(guī)整的立方晶格,開始發(fā)生明顯的畸變。一些原子面發(fā)生了滑移和旋轉(zhuǎn),晶胞的對稱性被打破,逐漸向著一種更復(fù)雜、更傾斜的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。