九月下旬的京城,秋意渐浓。
西郊那栋不起眼的小区里,三号楼顶层的安全屋已经成了许薇临时的家和实验室。客厅被改造成了工作区:三张长桌拼在一起,上面摆着三台笔记本电脑、一台便携式电化学工作站、几个培养皿和烧杯,还有堆成小山的演算纸。墙角立着一个简易书架,塞满了专业书籍和文献打印稿。
许薇坐在桌前,手里拿着一支铅笔,在纸上飞快地演算。她已经连续工作十四个小时了,从昨晚十点到现在,除了中间起身喝了两次水、去了一次洗手间,几乎没有离开过椅子。
铅笔在纸上划出沙沙的声响。这是她学生时代养成的习惯——重要的推导必须手写,笔尖与纸张的触感能让她思维更集中。纸上密密麻麻写满了公式:
\delta G = -nFE
\sigma_{xy} = \frac{e^2}{h}\sum_n c_n
c_n = \frac{1}{2\pi}\int_{bZ} d^2k \, \omega_n(\mathbf{k})
最后这个贝里曲率公式,她已经反复推演了上百遍。钠电池正极材料的电磁敏感性,根源在于晶体结构的对称性——某些特定的空间群对称性,会让材料在特定频率的电磁场下产生谐振,就像一座设计不良的桥梁会在特定风速下共振一样。
那么,打破这种对称性呢?
铅笔在“空间群p63/mmc”上画了个圈。这是层状氧化物正极材料最常见的晶体结构,也是电磁敏感性的源头。如果引入一种外来元素,在晶格中形成“对称性破缺”……
她的目光落在元素周期表上。稀土元素……镧系……铕(Eu)。
铅笔突然停住了。
铕的离子半径与钠相近,可以掺杂进入晶格。更重要的是,铕的4f电子层具有特殊的磁性和电子结构,可能会在局部破坏晶体的平移对称性,但又不影响整体的电化学性能。
这个想法像一道闪电,劈开了持续两周的思维迷雾。
许薇抓起一张新纸,开始快速计算。掺杂浓度千分之三,取代钠位的概率分布,晶格参数的变化,电子态密度的重新分布……公式如流水般从笔尖涌出,填满了一张又一张纸。
窗外天色由暗转明,晨光透过加厚的防弹玻璃,在桌面上投下淡淡的光斑。她浑然不觉。
上午九点,警卫组长陈锐轻轻敲了敲门框:“许教授,早餐。”
许薇抬起头,眼神有些恍惚,过了几秒才聚焦:“放那儿吧,谢谢。”
陈锐把托盘放在桌角。一碗小米粥,两个包子,一碟咸菜,还有个水煮蛋。这是安全屋的标准配餐,营养均衡但简单。他注意到许薇面前堆着的演算纸,最上面那张写满了密密麻麻的符号,边缘还有几处被铅笔戳破的痕迹——这是她高度专注时的另一个小习惯。
“您昨晚又没睡?”陈锐忍不住问。作为警卫,他的职责是保护目标安全,但看着这位女科学家每天工作十六个小时以上,他心里也有些不是滋味。
“睡了几个小时。”许薇随口答道,眼睛已经回到纸上。她拿起包子咬了一口,机械地咀嚼,另一只手还在纸上写着什么。
陈锐无声地退出房间,轻轻带上门。在走廊里,他看了眼监控屏幕——许薇一边吃包子,一边用铅笔在餐巾纸上继续演算,粥碗被推到一旁,已经凉了。
中午十二点,许薇拨通了李锐的加密视频。
屏幕那头的李锐看起来也很疲惫,眼窝深陷,但眼神明亮。他身后是外管局监控中心的背景,十几块屏幕闪着幽蓝的光。
“李工,我需要超算资源。”许薇开门见山,“做一个晶体结构的电子结构模拟。模型我已经建好了,数据包大概三百个G。”
“什么时候要?”
“现在。”
李锐看了眼手表:“国家超算中心‘天河三号’现在有可用机时,我可以申请四个节点,预计算力八百pFlops。模型发过来,我帮你排队。”
“谢谢。”许薇顿了顿,“另外,帮我查一下铕(Eu)掺杂的层状氧化物材料,国际上有没有类似研究。特别是关于对称性破缺对电磁性能影响的。”
“好。”李锐手指在键盘上敲击,“不过许教授,您要注意休息。林主任特别交代过……”
“我知道。”许薇打断他,“但这个问题必须尽快解决。屏蔽膜只是治标,晶体结构的根本问题不解决,钠电池永远有安全隐患。”
她关掉视频,将建好的模型数据打包加密,通过安全信道传输过去。做完这些,她才感到一阵强烈的疲惫袭来,靠在椅背上,闭上眼睛。
但脑子停不下来。掺杂浓度、煅烧温度、离子扩散系数……一个个参数在脑中盘旋。
下午三点,上海张江,“华夏芯”集团材料实验室。
温知秋快步走进实验室时,白大褂的下摆带起一阵风。她今天把长发束成利落的马尾,没化妆,脸上带着明显的倦色——昨晚她亲自盯设备改造,只睡了三个小时。
“温董,设备改好了。”材料实验室主任赵启明迎上来,递过一份检测报告,“按照许教授的要求,我们在管式炉里加装了稀土元素掺杂系统,温控精度可以做到正负0.5度。但……”他迟疑了下,“这个掺杂浓度太低了,千分之三,均匀性很难保证。”
温知秋接过报告,快速浏览。她是材料学博士出身,虽然这些年主要做企业管理,但技术底子还在。看到关键数据时,她眉头微皱:“炉膛内的温度梯度还是太大。许教授要的是等温区长度至少三十厘米,你们现在只做到二十五厘米。”
“已经是极限了。”赵启明苦笑,“这套设备本来是做锂电材料的,炉膛设计就不一样。要彻底改造,至少需要一周时间。”
“等不了。”温知秋果断说,“先用这套设备做小批量试验。哪怕成功率只有百分之十,也要先验证理论可行性。设备改造同步进行,我批两百万预算,三天内必须完成。”
“是。”赵启明转身去安排。
温知秋走到实验台前,打开加密视频设备。几秒钟后,许薇出现在屏幕上。两人通过安全屋的线路连接,画面有些延迟,但很清晰。
“许教授,设备初步改造完成,可以开始试验了。”温知秋说,“但温控精度和均匀性可能达不到理论最优值。”
许薇在屏幕那头点头,她身后是安全屋的工作区:“我明白。先做三组试验:第一组,掺杂浓度千分之三,煅烧温度750度,保温六小时;第二组,浓度不变,温度提到780度;第三组,温度750度,但保温时间延长到八小时。”
她把详细的工艺参数表发过来。温知秋接收后,迅速分配给三个实验小组。实验室里立刻忙碌起来:称量原料、球磨混合、压片成型、送入管式炉……每个步骤都有专人记录,数据实时上传到共享平台。
晚上七点,第一组样品出炉。
灰色的粉末被小心翼翼取出,放入样品盒。扫描电镜显示,颗粒大小均匀,但x射线衍射图谱上出现了一些杂峰——晶体结构不纯。
“掺杂不均匀。”许薇在视频里分析,“铕元素可能局部聚集了。调整球磨时间,从四小时延长到六小时,转速提高百分之二十。”
“明白。”温知秋转身下令,“第二组,调整参数,重做。”
深夜十一点,第二组样品的结果更糟。杂峰更多,甚至有明显的相分离。
实验室里的气氛有些压抑。连续失败两次,对士气的打击很大。几个年轻的研究员开始小声讨论,怀疑这个方向是否可行。
温知秋走到实验室中央,拍了拍手:“才两次失败就泄气了?我当年做博士课题,连续失败了三十七次。第三十八次才成功。”她环视众人,“许教授的理论基础是扎实的,问题出在工艺实现上。工艺问题,就靠我们解决。继续。”
她的声音不高,但带着不容置疑的坚定。实验室重新安静下来,只剩下设备运转的嗡鸣。
凌晨一点,第三组样品出炉。
这次结果更让人困惑:x射线衍射图谱显示晶体结构稳定,但电化学测试发现,材料的首周充放电效率只有百分之六十二——太低,远达不到应用要求。
许薇盯着屏幕上的数据,眉头紧锁。她拿起铅笔,在纸上快速计算,笔尖几乎要把纸戳破。陈锐站在门口,看到她这个动作,知道她又进入那种极度焦虑的状态。
“温度……”许薇喃喃自语,“保温时间延长,确实让晶体结构更稳定,但锂/钠离子扩散也变慢了……动力学和热力学矛盾……”
她突然停下笔,抓过一张新纸,重新绘制温度控制曲线。原本的恒温保温,被她改成阶梯式升温:650度保温两小时,700度两小时,最后750度四小时。
“温董,试这个曲线。”她把图纸拍照传过去,“让晶体在较低温度下先形成雏形,再逐步完善结构。可能会好一些。”
温知秋看着图纸,眼睛一亮:“阶梯退火!我怎么没想到。马上安排。”
但设备需要重新编程,至少需要一个小时。温知秋让大部分研究员先去休息,只留下三个骨干跟她一起调试设备。
凌晨三点,设备调试完成。第四批样品开始制备。
等待样品出炉的四个小时里,温知秋没有离开实验室。她坐在办公桌前,翻看着许薇传来的理论推导手稿。那些复杂的公式和图表,让她想起自己二十多岁在实验室的日子——也是这么没日没夜,也是这么执拗地追求一个看似不可能的目标。
她拿起手机,想给林峰发条信息汇报进展,但想了想又放下。这个时间,他应该也在工作。最近反腐那条线压力很大,褚世琛案牵扯的人越来越多,林峰肩上的担子不比她轻。
凌晨四点,许薇那边传来消息:李锐帮忙做的超算模拟结果出来了。
视频接通,李锐在屏幕上展示着三维电子云密度图:“许教授,您的理论是对的。掺杂铕元素后,晶体在[001]方向的平移对称性被破坏,但电导率几乎没有损失。更重要的是——”他调出电磁场模拟,“在100khz到10Ghz全频段,材料对电磁场的响应降低了三个数量级。”
许薇盯着那些彩色的云图,长久以来紧绷的脸上,终于露出一丝极淡的笑容。但笑容很快消失,她问:“实际样品呢?”
“还在烧。”温知秋的声音从另一个窗口传来,“还有一小时出炉。”
等待的时间变得格外漫长。
许薇站起身,在房间里踱步。这是她缓解焦虑的方式——在安全屋这不到八十平米的空间里,从客厅走到卧室,再走回来,一圈,两圈,三圈……
陈锐轻轻推开门,端进来一个瓷碟,上面摆着几块苏式糕点:“许教授,林主任让人送来的,说是您家乡的点心。”
许薇停下脚步,看着那些精致的荷花酥、定胜糕。她拿起一块,在手里端详了很久,却没有吃。
“陈组长,”她忽然轻声说,“你知道我为什么一定要解决这个问题吗?”
陈锐摇头。
“因为不能辜负。”许薇的声音很轻,像是在对自己说,“不能辜负那些信任我的人,不能辜负国家投的这些资源,不能辜负……这个时代给我们的机会。”
她把糕点放回碟子,转身走回工作台:“样品快好了吧?”
凌晨五点二十分,第四批样品出炉。
灰色的粉末在灯光下泛着细腻的光泽。赵启明亲自操作,进行快速检测。x射线衍射仪运转,图谱在屏幕上缓缓绘出——干净,锐利,几乎没有杂峰。
“晶体结构……完美。”赵启明的声音有些颤抖。
电化学测试紧接着进行。首周充放电效率:百分之九十二点三。循环一百周容量保持率:百分之九十五点七。两项关键指标全部达标。
最后是电磁敏感性测试。样品放入屏蔽箱,频率从100khz开始扫描。数据曲线在屏幕上跳动,所有人都屏住了呼吸。
扫描完成。
“电磁敏感性……”赵启明盯着屏幕,一字一顿,“降低百分之九十九点八。”
实验室里安静了一秒,然后爆发出压抑的欢呼。几个年轻研究员激动地拥抱在一起,有人甚至红了眼眶。
温知秋长长舒了口气,感觉肩膀上的千斤重担瞬间轻了一半。她看向视频窗口里的许薇。
安全屋里,许薇站在屏幕前,没有说话。她只是静静地看着那些数据,看了很久。然后,她缓缓坐下,伸手拿起一块荷花酥,咬了一小口。
甜味在口中化开,混合着豆沙的细腻和酥皮的香脆。
她慢慢咀嚼,咽下,然后轻声说:“还不够。”
视频那头的欢呼声戛然而止。
“这只是实验室的小批量样品。”许薇看向温知秋,“温董,量产工艺呢?成本呢?长期稳定性呢?这些问题不解决,还是纸上谈兵。”
温知秋从激动中冷静下来。她点点头:“你说得对。明天……不,今天上午,我就组织工艺团队,开始设计量产方案。但许教授——”她顿了顿,“至少,路通了。”
许薇终于露出一丝真正的笑容:“是,路通了。”
窗外,天色已经蒙蒙亮。京城的秋晨,天空是鱼肚白的颜色,边缘泛着淡淡的橙红。
破晓将至。
陈锐站在门口,看着许薇在晨光中的侧影。这位女科学家捧着半块糕点,眼睛望着窗外,眼神里有疲惫,有释然,还有一种他无法完全理解的执着。
他知道,对她来说,这场战斗远未结束。
但对这个国家来说,至少在这一刻,又有一道技术壁垒,被撕开了一个口子。
光,正从那里透进来。
本章完。