第65章 極限燒腦
摸清了陸家的熔噴布生意現(xiàn)狀后,此后幾天,顧轍就展開(kāi)了緊張的研發(fā)部署工作,動(dòng)用天元科技的團(tuán)隊(duì),扎扎實(shí)實(shí)地分解科研任務(wù)。ωωω.ΧしεωēN.CoM
當(dāng)然,以顧轍的做事風(fēng)格,還是那句話(huà):除了他本人,其他科研人員沒(méi)有一個(gè)可以掌握全局思路,不到最后系統(tǒng)整合之前,都不知道其他子項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的工作最終能在整體全局上發(fā)揮多少作用。
而且,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的拆分后,顧轍的天元科技最終可以提供的,只是新材料的成分配方、結(jié)構(gòu)、原理層面的專(zhuān)利。最多再加上一些生產(chǎn)過(guò)程中所需用到的輔料成分配方。
而如何實(shí)現(xiàn)具體工藝,以及熔噴機(jī)的相應(yīng)改造,都是需要明遠(yuǎn)國(guó)際的研發(fā)人員來(lái)實(shí)現(xiàn)的,顧轍只能是點(diǎn)撥。
畢竟明遠(yuǎn)國(guó)際的研發(fā)人員涉獵化纖紡織行業(yè)十幾年了,對(duì)各類(lèi)紡織機(jī)械和工藝組織的經(jīng)驗(yàn),肯定比顧轍高明得多,顧轍的思路也需要他們轉(zhuǎn)化為大規(guī)模的工廠(chǎng)化落地。
各方面很快開(kāi)始有條不紊地動(dòng)作起來(lái),陸謹(jǐn)明和陸幽幽也每天都來(lái)公司盯著研發(fā)進(jìn)度,顧轍要什么就立刻提供,予取予求。
如前所述,顧轍這次要做的材料,是基于后世2020年6月26日、中科院納米所在《科學(xué)》期刊上的一篇論文,以及后世的后續(xù)研發(fā)展開(kāi)的。
這種材料名叫“PVA/PLGA單向透水吸附面料”,可以在傳統(tǒng)熔噴布吸附防毒保溫的性能基礎(chǔ)上,再增加一些彈性延展,同時(shí)做到單向透水透濕,簡(jiǎn)直跟人體的皮膚防護(hù)透汗效果差不多了,后世也被稱(chēng)為“人造皮膚”。
這種材料在生產(chǎn)的過(guò)程中,也是可以用到熔噴機(jī)的,但是對(duì)熔噴機(jī)的要求也高得多,還需要很多其他輔助設(shè)備和多道額外工藝環(huán)節(jié)。
首先,熔噴機(jī)的噴嘴要做到比目前造聚丙烯熔噴布的噴絲更細(xì),目前噴聚丙烯的噴絲可能在上百納米粗細(xì),新的噴嘴要做到噴絲最多只有二三十納米細(xì),甚至更細(xì)。
當(dāng)然,這個(gè)其實(shí)原理上來(lái)說(shuō)并不是解決不了,不管是給噴嘴加新的更精密的濾網(wǎng)也好,還是用別的手段,相信產(chǎn)線(xiàn)工藝工程師都可以解決。
這無(wú)非是個(gè)在成本和性能之間搞平衡的事兒,噴絲越細(xì),熔噴機(jī)生產(chǎn)效率越低、每天產(chǎn)量變少。噴嘴濾網(wǎng)損耗越大、配套零件磨損、壽命也都有影響。
但是,這事情肯定是可以解決的,最后多花了多少錢(qián),都攤到產(chǎn)品售價(jià)上就好。所以這個(gè)活兒,顧轍第一時(shí)間就交給了明遠(yuǎn)國(guó)際的工程師,陸謹(jǐn)明也親自帶著他們?nèi)ッ淄跐摳牧紮C(jī)器。
解決了最簡(jiǎn)單的噴絲細(xì)化問(wèn)題后,下面才是關(guān)鍵的重頭戲。
傳統(tǒng)聚丙烯熔噴布噴的是單一材料,所以可以亂噴,比如最后要的成品面料是0.1毫米厚的,那就往凝結(jié)網(wǎng)簾或者收集滾筒上亂噴,
噴到收集滾筒表面平均積了差不多0.1毫米厚的聚丙烯細(xì)絲后,再稍稍冷卻一會(huì)兒(冷卻的過(guò)程中收集滾筒在轉(zhuǎn),滾筒表面是冷的),就可以把布取下來(lái)。
但顧轍要做的“PVA/PLGA單向透水吸附面料”,不可以一次性噴那么厚,因?yàn)槿绻H水的PVA和疏水的PLGA各自堆疊到毫米級(jí)的厚度、然后再上下交疊在一起,就達(dá)不到“牽引吸附夾層中的水分子,讓水分從內(nèi)側(cè)往外拉扯揮發(fā)”的效果了。
單層PVA太厚,水分會(huì)被拉扯鎖在中間,而單層PLGA太厚,也會(huì)徹底堵死封住水汽通過(guò)的孔隙。一個(gè)不放手一個(gè)往外推,透水效果就達(dá)不到了。
所以,顧轍得確保機(jī)器每一層PVA都最多噴到微米級(jí)的厚度,PLGA也只能?chē)姷轿⒚准?jí)得到厚度,然后交疊上去,最后形成PVA和PLGA交疊、類(lèi)似千層餅的結(jié)構(gòu)。
這種東西要量產(chǎn),熔噴成本就比單一材質(zhì)熔噴布高太多了,因?yàn)樵緡娨坏谰瓦^(guò)的,現(xiàn)在可能要反復(fù)交疊噴好多次。
對(duì)機(jī)器的占用和硬件折舊成本也就大增,導(dǎo)致這種布料就算生產(chǎn)出來(lái),價(jià)格也是極為昂貴。畢竟相比于普通熔噴布,這種新材料占用的熔噴機(jī)工時(shí)會(huì)多數(shù)十倍,還有其他配套復(fù)雜工藝。
當(dāng)然了,這種布料最后在宏觀(guān)層面的表現(xiàn),也不必是完全由PLGA或者PVA構(gòu)成的,可以只是內(nèi)外表面由這兩種材料交疊數(shù)次構(gòu)成,而中間提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主料,可以是其他有機(jī)化纖面料,只要沒(méi)有明顯的疏水性或者親水性?xún)A向就行。
最后要實(shí)現(xiàn)的效果,就是內(nèi)層往里吸水、往夾芯層里送。外層往外排水,從夾芯層里抽。
類(lèi)似于兩邊都是千層酥皮、中間是奶油主芯的拿破侖蛋糕——總之技術(shù)細(xì)節(jié)很復(fù)雜,也難以精確描述讓外行人聽(tīng)懂。
反正其中關(guān)鍵要點(diǎn)就是:顧轍要想辦法做出能讓PLGA和PVA材質(zhì)層都足夠薄的熔噴層,而且要降低反復(fù)堆疊熔噴的成本,解決其中很多工藝問(wèn)題。
把材料噴薄,不是外行人想想那么容易的,這里面有很多難點(diǎn)。
比如目前的噴嘴系統(tǒng),就算把噴絲噴得再細(xì),也無(wú)法直接確保噴出來(lái)的布層夠薄——絲細(xì)只是布薄的必要條件,而非充要條件。
另一個(gè)關(guān)鍵的必要條件,是對(duì)噴絲飄動(dòng)軌跡的精確控制。因?yàn)榻z越細(xì),被噴出來(lái)的時(shí)候就容易亂飄。
就算噴射氣流很強(qiáng)勁,也無(wú)法很精確地控制噴絲的走向,這涉及到極為復(fù)雜的空氣動(dòng)力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué),而且噴射氣流也不能無(wú)限加強(qiáng),否則噴絲就被吹斷了。
當(dāng)要噴0.1毫米厚的布層時(shí),噴絲小范圍亂飄也沒(méi)什么關(guān)系,因?yàn)楹暧^(guān)上來(lái)說(shuō),只要量夠大,這些隨機(jī)誤差是可以相互抵消的——
就好比光子雙縫實(shí)驗(yàn)和光柵實(shí)驗(yàn)時(shí),你沒(méi)法從量子層面確定每一個(gè)光量子最后通過(guò)雙縫射到哪兒,但只要光子夠多,最后肯定會(huì)形成干涉條紋。
量越大,宏觀(guān)分布越符合概率規(guī)律,這是眾所周知的。而量變小了之后,偶然性誤差就會(huì)凸顯。
所以一旦單層厚度降低到微米級(jí),你隨便亂噴就會(huì)出現(xiàn)有的地方厚。有的地方薄、有的地方甚至完全沒(méi)有覆蓋到的情況,質(zhì)量控制也就無(wú)從談起。
而這個(gè)問(wèn)題,眼下如果沒(méi)有顧轍親自插手,其他同行幾乎也是不可能解決的。
顧轍對(duì)此卻是早有準(zhǔn)備。他為此把手下搞化學(xué)沉積法的金燦也帶來(lái)了,還有好幾個(gè)研究生,在顧轍的方向指點(diǎn)下,開(kāi)始搞專(zhuān)門(mén)用于分別收集PLGA或者PVA輕薄噴層的掩膜材料。
正常的熔噴環(huán)節(jié),對(duì)于接收成品的滾筒、凝結(jié)網(wǎng)簾,要求是很低的,只要滾筒或網(wǎng)簾的材料不會(huì)粘住要生產(chǎn)的熱熔布料,而且內(nèi)部足夠通入冷卻水、讓熱熔材料一噴到冷卻筒表面就瞬間冷凝,就行了。
而顧轍對(duì)現(xiàn)在所要用到的收集掩膜的要求,卻額外加了兩道:
他需要確保收集疏水的PLGA噴層的掩膜,本身足夠親油疏水,一旦熱熔PLGA噴過(guò)來(lái)的時(shí)候,能夠用油性吸附力把原本“堆疊不平”的PLGA盡量拉平、攤平。
同理,收集親水的PVA噴層的掩膜,則要反其道而行之,足夠親水疏油,用水性表面特性把“堆疊不平”的PVA盡量拉平。
這樣一來(lái),靠著搜集膜的特定材質(zhì),可以進(jìn)一步把微厚熔噴的厚度誤差,額外再拉平一個(gè)數(shù)量級(jí)。
而且,因?yàn)閱我蝗蹏妼犹。牧辖Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度太低,在堆疊起來(lái)之前,這些單層材料是沒(méi)法直接滾筒搜集起來(lái)的,得跟著掩膜一起卷起來(lái)。
所以顧轍最后還得考慮掩膜如何回收的問(wèn)題,最好的辦法思路當(dāng)然是“掩膜本身的熔點(diǎn),最好比PLGA和PVA還低得多。
這樣多層PLGA和PVA和掩膜都疊到一起之后,可以稍稍加熱、就在PLGA和PVA不再次融化的情況下,單獨(dú)把掩膜融化了,流出來(lái)回收掉,只留下PLGA和PVA層疊的復(fù)合布”。
類(lèi)似于做千層酥的時(shí)候,一開(kāi)始為了防止面餅層粘在一起,需要一層層抹酥油。但最后面層定型之后、進(jìn)烤箱之前,卻希望把中間的酥油層給去掉。(例子不太恰當(dāng),但也舉不出更恰當(dāng)?shù)睦恿耍?br/>
這么多彎彎繞繞的復(fù)雜科學(xué)思路混雜在一起,給沒(méi)開(kāi)上帝視角的普通地球人100個(gè)腦子,也難以單獨(dú)把一系列問(wèn)題想明白。
要不是顧轍前世對(duì)化學(xué)沉積法鉆研多年,也不至于如此舉重若輕。
……
顧轍把相關(guān)的“化學(xué)沉積掩膜”任務(wù)拆分、單獨(dú)交給金燦和他帶的那幾個(gè)碩士研究生去做的時(shí)候,金燦看了這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),也是震驚得不行。
他完全沒(méi)想到,原來(lái)顧總對(duì)材料化學(xué)的理解,如此全面,連原本沒(méi)怎么用過(guò)的“化學(xué)沉積法”,顧總的思路都那么清晰。
“這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路,您是怎么想到的?我讀研六年,就鉆研液相沉積法了,也涉獵過(guò)薄膜沉積法,但是對(duì)薄膜沉積的工業(yè)應(yīng)用,也沒(méi)有您那么深刻。”
開(kāi)始動(dòng)手之前,金燦對(duì)顧轍是徹底折服了,原本他也只是一個(gè)挺愛(ài)錢(qián)的博士生,來(lái)顧轍這兒之前,還總想著“女朋友逼他早點(diǎn)買(mǎi)房”的事兒。
但此時(shí)此刻,他是徹底心悅誠(chéng)服,堅(jiān)信跟著顧轍混,一年買(mǎi)房絕不是問(wèn)題。以顧總的思路,這樣研究下去,肯定是能出大成果的。
雖然,他對(duì)于未來(lái)的大成果的其他至少七八成技術(shù)要點(diǎn)構(gòu)成,還茫然無(wú)知。
但窺一斑而見(jiàn)全豹,他只要看懂他自己專(zhuān)業(yè)的這一斑就夠說(shuō)明問(wèn)題了。
顧轍對(duì)于自己的知識(shí)來(lái)源,當(dāng)然不用解釋。
后世石墨烯剛出來(lái)的時(shí)候,為了制備石墨烯,多少工程師和科學(xué)家不也盯上了“薄膜沉積法”,
說(shuō)白了就是希望避免“撕膠帶”來(lái)量產(chǎn)石墨烯,而是希望直接給一個(gè)用于吸附石墨烯的薄膜,最好石墨烯能自發(fā)吸附在這個(gè)薄膜上,而且要不厚不薄剛剛好、每個(gè)暴露位置都只吸附一層碳原子厚度。
一旦某個(gè)位置有碳原子落上去了,就不再會(huì)有第二層碳原子落到同一個(gè)點(diǎn),這樣才能確保出來(lái)的石墨是單層原子厚度,那才是石墨烯。
顧轍后世連“如何在特定薄膜上只沉積一個(gè)原子厚度的石墨,和只沉積一個(gè)分子厚度的二硫化鉬”,都非常精通。
觸類(lèi)旁通之下,看看中科院納米所相關(guān)論文、學(xué)會(huì)“如何用對(duì)應(yīng)吸附薄膜,把PLGA和PVA噴層吸附得盡量薄而均勻”,還不是輕輕松松?
這里面的敬畏奧義,顧轍還用告訴你金燦么?不明白就乖乖虛心學(xué)習(xí)!邊干邊學(xué)!
這次的項(xiàng)目做好之后,顧轍相信意義絕對(duì)是巨大的,不但是造出新的熔噴材料那么簡(jiǎn)單,關(guān)鍵是顧轍要樹(shù)立自己在“化學(xué)沉積法”,尤其是“氣相薄膜沉積法”工藝領(lǐng)域的學(xué)術(shù)地位。
將來(lái)等他去斯坦福讀完研、準(zhǔn)備搞出石墨烯的時(shí)候,他才能一次性拿出足夠多的干貨,而不僅僅是拿出一個(gè)“撕膠帶”的偶然科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
顧轍要做得比歷史上那幾個(gè)陰籍露奸科學(xué)家更多更好,甚至在發(fā)現(xiàn)石墨烯的同時(shí),立刻就同步做出“如何用銅離子掩膜吸附甲烷氣體中的碳原子、形成銅離子和氫離子置換、得到單層原子厚度的石墨烯”。
畢竟顧轍的國(guó)籍是華夏,他很清楚華人拿諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的難度比西方國(guó)家的人大多少。
西方人可以“撕膠帶”偶然發(fā)現(xiàn)石墨烯就拿諾貝爾獎(jiǎng),顧轍卻必須證明自己“不但能發(fā)現(xiàn),還能提供第一代非偶然性的、不靠撕膠帶也造出石墨烯的早期實(shí)驗(yàn)室科學(xué)量產(chǎn)法”。
如果連這都做到了,除非老外不要臉到直接掀桌子自廢諾貝爾獎(jiǎng)、讓諾貝爾獎(jiǎng)從此滅絕,否則他們就不得不被迫把這個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)給顧轍。
顧轍就喜歡這種對(duì)手不喜歡他又拿他沒(méi)辦法的情況。
而眼下這一切,只是顧轍一盤(pán)大棋的一顆棋子而已,讓他初次樹(shù)立涉足化學(xué)沉積法領(lǐng)域的契機(jī),順便還真能賺一大筆錢(qián),看起來(lái)就非常的合理,不突兀。