不僅如此,高ZT值熱電材料的出現更會改變芯片架構,光-電-熱一體化芯片成為可能,熱電材料將廢熱直接轉化為電能,供芯片內部傳感器或邊緣AI單元使用,實現能量閉環。
自冷卻芯片普及,淘汰傳統散熱器,設備體積縮小至現有1/5。
從長期來看,這將直接導致量子芯片的發展,它緩解了量子比特退相干問題,超導量子芯片可在更高溫度下運行,降低制冷成本90%,類腦芯片功耗降低至μW級,支持植入式醫療設備長期運行……
未來前景可謂是一片光明!
當然,展望未來時不免也要低頭看看腳下的路。
現實是殘酷的,根據肖教授提供的資料,目前他們能夠做到的ZT值只有0.92,不要說劃時代的突破,甚至都沒有達到商用1.5的標準。
“好!”
楊馳欣慰的點頭,他喜歡這樣高效的交流,也很滿意陳輝的態度,就算實力差一點,只要愿意努力,他都是歡迎的。
“那你應該知道,ZT值的計算公式是(SσT)/κ,高ZT值材料的制備主要有三種途徑,要么通過增強電輸運性能,通過能帶工程,如能帶收斂、多能谷效應提高S和σ,或者是解耦電聲輸運,通過微觀結構調控實現電子與聲子傳輸路徑的分離,但是前面兩種方法實現起來都太困難,即便能夠得到高ZT值材料,工業化的成本也太高,難以得到普及?!?/p>
“目前我們使用的方式主要還是抑制熱傳導,通過納米結構、缺陷工程或復合材料設計降低晶格熱導率。”
楊馳邊走邊介紹,“這次我們想要你做的主要是通過我們的實驗數據,建立多尺度模型量化納米缺陷、位錯對熱導率的貢獻,如果能夠找到一種算法或者多目標優化的方法,來平衡S、σ、κ的競爭關系,那就更好了。”
說完他們已經來到了一處辦公桌前,楊馳打開電腦,“這是目前我們實驗采集到的27個樣本的數據,你可以在這里研究,也可以拿U盤拷回去慢慢研究,但這些數據都是內部機密,還請不要外泄?!?/p>
“明白?!?/p>
陳輝點頭,心神已經沉浸到了眼前的數據中。
“哎,又失敗了?!?/p>
就在陳輝研究實驗數據時,旁邊傳來一聲嘆息,“晶界散射模型明明預測熱導率能降低30%……”
肖蒙摘下護目鏡,看向旁邊儀器采集數據計算出來的ZT值,0.91,甚至比他們之前實驗的效果還要更差,這不科學。
“我覺得我們之前的模型存在問題。”
楊馳來到肖蒙身邊,看著前方實驗儀器中合成的樣品,篤定的說到,“老師先休息一下吧,我們請來了一位數學好手,如果能優化模型,應該會有所進展?!?/p>
“我怎么休息得下來?!?/p>
肖蒙搖頭,“隔壁華科也有實驗室在做這方面研究,據說他們已經取得了不小的進展,這個時候停下來,要是讓他們先發表成果,我們之前的努力就都白費了?!?/p>
科研的世界同樣是殘酷的,全世界那么多研究者,免不了就撞了課題,數學如此,物理同樣如此,慢一步,那可就滿盤皆輸,她不為自己考慮,也要考慮整個實驗室大家付出的心血。
說完她下意識的看向陳輝,毫無疑問,現在陳輝已經坐在了關鍵的位置上,承載著他們的希望。
物理離不開數學,但并不是所有的物理學者都擅長數學,數學正好不是她的強項,想到自己堂堂一個教授,竟然還要仰仗一個本科生,她自己也覺得挺好笑的。
“別看他年輕,已經發表了一篇一區SCI論文,還是IMO滿分金牌選手,實力應該不差的?!辈坏刃っ烧f話,楊馳就解釋了一句。
“我們的模型已經足夠完善,即便是數學院的老師們前來,恐怕也找不到方向,現在我們需要一個擁有足夠直覺的天才,憑借他強大的直覺,為我們找到這個模型的改進方向,他的確是不錯的選擇?!?/p>
“但愿吧!”
人是她請來的,她當然知道陳輝的履歷,肖蒙邁步來到陳輝身旁,“你好,我是肖蒙,歡迎加入我們項目組,接下來就都靠你了!”
陳輝抬頭看向這位充滿英氣的女生,很詫異老師口中的肖蒙教授竟然這么年輕,點頭說到,“我盡量?!?/p>
肖蒙點頭,“實驗室中有什么問題可以隨時問楊馳,我不在,他就是這里的負責人?!?/p>
楊馳是她收的第一個碩士研究生,深得她信任,也具有很強的科研能力。
這也是她急于出成果的原因之一,只有這個項目取得突破,她才可能升正教授,擁有博士點,到時候就能直接收楊馳當自己的博士了。
肖蒙沒有再多說,連續做了幾個小時實驗的她轉身走出實驗室,她得去休息休息了。
專注于一件事時,時間總是過得飛快。
“先去吃點東西吧?!?/p>
楊馳忽然來到陳輝身邊,提醒到。
陳輝這才注意到已經十二點多了,他竟然就這樣盯著這十幾個G的數據看了三個多小時。
“好?!?/p>
人是鐵飯是鋼,陳輝沒有拒絕,起身,兩人結伴往食堂走去。
“有思路了嗎?”
楊馳隨意的問道。
陳輝搖頭。
當看到這些數據時,陳輝才恍然科研跟做題的區別。
無論是競賽還是高考,出的題目都是有固定解法和答案的,至少,問題是明確的,讓你證明什么,求解什么。
但科研并不是這樣的,很多時候,你甚至都不知道問題是什么,即便你擁有一身屠龍術,可龍都沒有,你又能屠什么呢?
甚至很多時候,都不一定有答案,這才是最讓人絕望的,很可能你研究了幾個月,幾年的東西,根本就是錯的,根本就沒有答案!
想要在量級恐怖,如同星空般浩瀚的數據中找到通往真理的道路,不是那么容易的。
“沒關系的,這原本就不是一朝一夕能夠解決的,你可以先看看相關的論文,我們給袁老師提供的資料里面也有推薦,慢慢來?!?/p>
楊馳拍了拍陳輝肩膀。
他的確很著急,但也明白,這急不來。
一直思考問題的陳輝草草吃了午飯,徑直往實驗室走去。
“你不回去休息一下嗎?”
楊馳心情復雜的問道,“好好休息才能保持大腦清醒,才能更好的分析問題。”
“你先回去吧,我習慣了,沒關系的?!?/p>
陳輝拒絕了對方的提議。
楊馳見狀也掉轉了方向,跟陳輝一起回到實驗室,實驗室不比教研室,一些儀器和材料是具有一定危險性的,尤其陳輝又是個新兵蛋子,要是發生了什么安全事故,他這個實驗室值班人是要負責的,他也不想那樣的事情發生。
他現在有些后悔沒有堅持讓陳輝把實驗數據拷貝回去研究。
再次走進實驗室,陳輝才注意到,這間實驗室大約兩百多平,其中一小部分擺放著桌子,是實驗人員們臨時辦公的地方,其他地方則是被各種充滿科幻氣息的實驗設備占據。
“這是放電等離子燒結爐,用于制備高密度納米晶熱電材料,比如硫化鉍,通過脈沖電流快速燒結,減少晶粒粗化,最小功率20Kw,最高溫度可達2200攝氏度,最大壓力通常為20T……”
見到陳輝好奇,楊馳如數家珍般的介紹起來,“這臺算是中型爐,產自魔都晨華公司,兩百萬。”
陳輝暗暗咋舌,好家伙,這做物理實驗就是在燒錢啊,跟數學研究似乎完全是兩個不同的畫風。
“這是水熱反應釜,用于實現碘摻雜硒化銅等材料的相變調控,通過高壓高溫環境合成特定晶體結構……”
接下來幾天時間,陳輝早出晚歸,連論文的事情都放到了一邊,全身心的撲到了實驗數據的處理和模型建立上,期間他也旁邊了幾次楊馳他們實驗。
大家對陳輝倒是很熱情,這反倒讓陳輝有些不好意思起來,已經三天時間了,他還是沒有什么思路。
這三天里,他不僅在研究數據,也找來了許多相關資料進行研究,數學和物理的熟練度都分別提升了2%,但模型的事情依舊一籌莫展。
肖蒙教授團隊采用的模型脫胎于Debye-Callaway模型,其核心思想是將聲子即晶格振動量子視為氣體粒子,通過統計散射事件計算熱導率。
他們進行了兩次修正,引入了晶界散射弛豫時間τGB,假設晶粒尺寸均勻(約為50nm),散射概率與晶界面積成正比,同時團隊通過實驗反演發現,高載流子濃度下電子會增強聲子散射,因此加入了一個指數衰減因子。
可惜他們的修正似乎并沒有起到什么效果,最終實驗的結果依舊差強人意,甚至比原模型更差,可根據他們得到的實驗數據,這樣的修正應該是能夠對實驗結果有提升的。
這無疑陷入了悖論。
陳輝現在要做的,就是解開這個悖論,找到這里面被忽略的地方。
但顯然,這并不是一件容易的事情。
背著書包走進實驗室,陳輝腦海中依舊是實驗數據在亂竄,以至于看著一位師姐搬著沉重的箱子路過后才反應過來,快步上前去幫忙。
“不用,我搬得動!”
師姐得意的說道,要不是手上還搬著一箱東西,她恐怕就要抬手跟陳輝秀肌肉了。
“你就讓她自己搬吧,她擅長這個!”
另一位師姐也附和到,“這次又買的什么?”
“香蕉!”
師姐將箱子放在自己的位置上,回道。
“你這是要去擺水果攤啊?”
“上一箱橘子吃完了嗎?”
“不怕,這次我買的青香蕉,等它熟了,我上一箱橘子也就吃完了。”
師姐得意的拆開紙箱,露出里面綠油油的香蕉,“要是實驗做不出來,畢不了業我就去賣水果,就在學校門口,到時候大家來照顧我生意啊?!?/p>
“行,到時候我在老師群里給你宣傳,就說是我的得意弟子?!?/p>
這時,一道聲音在門口響起。
肖蒙不知道什么時候從門口走了進來。
“啊,那怎么好意思,謝謝老師!”
師姐絲毫不慌,甚至拿著雞毛當令箭。
肖蒙也是哭笑不得,“給我好好做實驗,要賣水果也給我拿到學位證再說,不然我打電話給城管舉報你!”
“老師你也太惡毒了吧!”師姐哀嚎一聲。
肖蒙不理他,叫上楊馳,兩人就出了實驗室。
肖蒙走后,實驗室頓時響起一陣壓低的哄笑聲,然后紛紛對這位師姐豎起了大拇指。
陳輝也是莞爾,那么大一箱香蕉,恐怕得有二十斤,這位師姐大概是真準備開水果攤了。
“小師弟,吃橘子不?”
剛坐下,師姐就伸了個橘子過來,在實驗室中的不是碩士就是博士,陳輝一個大一新生,在這里自然只能是小師弟了。
“謝謝?!?/p>
陳輝沒有拒絕,看著師姐位置上還剩的大半箱橘子,他覺得自己這也是在做好事了。
“你們聽說了嗎?隔壁有位師弟做實驗時,沒戴隔熱手套就伸手去取高溫坩堝,真是太勇了!”
“這算什么,你師兄當年上廁所洗了手,還沒干就去拔插頭,現在網癮都治好了……”
“哎呀,婷婷你這個奶茶好好喝,在哪買的?”
并不是所有人都跟陳輝一樣,來到實驗室就開始學習,大家一邊吃著早飯,一邊興奮的聊著八卦。
“誒,小師弟,聽說你已經發了一篇一區SCI,你現在在做什么研究,數學**文是不是很難?你看師姐能學數學嗎?”
師姐探過頭來,眨巴著大眼睛,好奇的問道,顯然,對于喜歡八卦的人來說,一個新鮮的師弟絕對是最大的八卦來源。
“我目前在做的是建立“拓撲-數論”標準模型……”
陳輝回答到,卻忽然皺眉,剛才似乎有一道靈光一閃而逝,如同驚雷般短暫的照亮了黑夜。
他回過頭看向電腦屏幕上的數據,大腦飛速運轉。
然而,這一閃而逝的靈感卻怎么都抓不住,仿佛只是他的幻覺。
“到底是什么?”
“我到底忽略了什么?”
陳輝盯著面前的數據,他已經將這些數據處理成便于分析的各種圖形,但不管他怎么處理,都沒辦法找到它們之間的內在聯系。
師姐見此也沒有再打擾陳輝,她也是做科研的,明白這種時刻有多么關鍵。
實驗室中其他人也停止了聊八卦,安靜下來。