还记得小说《三体》里能将钢铁巨轮轻松切割的 " 飞刃 " 吗?最近,中国科学院山西煤化所磨剑数十年,与有关单位联合打造出国产 T1000 级高性能碳纤维,这是现实中应用性能最接近 " 飞刃 " 的超强材料。
这根现实版 " 飞刃 " 是如何造出来的?又将撑起哪些硬核未来?
T1000 级高性能碳纤维
是如何造出来的?
这种 " 地表超强材料 ",目前已实现量产,它每一股有 12000 根单丝,单丝直径不到头发丝的十分之一,却抗拉强度极高。1 米长的碳纤维只有 0.5 克重,抗拉强度超 6600 兆帕,能拉动约 200 公斤的重物也不会断,是钢材料的 7 到 8 倍。
记者来到碳纤维诞生地的摇篮,看到化合物在这里聚合之后,通过干喷湿纺的工艺,形成一束原丝。这束原丝看着像生活中常见的透明胶条,但其实它包含有 4000 根的原丝,两到三束拧成一股,每一股最后就形成了 12000 根原丝。

白色的丝束被送进氧化炉,逐渐变成黄褐色。
丝束被送进 1000 ℃至 1500 ℃的高温炉,分子里的氢、氧等杂质被彻底剥离,最后只留下高纯度的碳原子。

生活中最常见的石墨铅笔芯和 T1000 级碳纤维,本质上都由碳原子构成,但石墨铅笔芯一掰就碎,T1000 级碳纤维成束之后却能拉动汽车,天差地别的根源,就在我们看不见的原子 " 编织 " 方式里。
在微观纺织过程中,碳原子首先会连接成一张极其坚固的六边形网——石墨烯片层。这种网本身非常坚固,但如果无数张这样的网只是简单地堆叠在一起,就会像一摞扑克牌,轻轻一推就散开。石墨铅笔芯就是这种微观结构,一掰就断。

所以,当我们拉扯这根碳纤维时,力量会沿着数以亿计的碳原子网均匀分散。

这根现实版 " 飞刃 " 未来也将撑起更多国之重器的腾飞梦想!
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来源:央视新闻(ID:cctvnewscenter)、央视财经(ID:cctvyscj)
监制:柯成韵
主编:于小曼
编辑:张娅芳
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