2030年10月8日,北京,龙国科学院。
林小镜到国科院的第三周,接到了第一个“正式”项目。说“正式”,是因为有编号、有经费、有任务书。说“边角料”,是因为这个项目在别人眼里不值一提。项目名称是“mpdt推进器电极涂层的初步探索”,经费二十万,周期六个月。任务是测试几种新型陶瓷涂层在等离子体环境中的耐烧蚀性能。说白了,就是“烧一烧,看一看,哪个耐烧”。这种项目,一般是给新来的硕士生练手的,或者给快退休的老研究员打发时间的。林小镜拿到任务书的时候,看了一眼经费数字——二十万。她上一个项目是六百万,再上一个是国家项目一千两百万。二十万,她从来没有做过这么小的项目。
她拿着任务书去找周明远。周明远正在办公室看论文,看到她进来,摘下眼镜。
“周老师,这个项目……”她把任务书放在桌上。
周明远看了一眼,说:“你不想做?”
“不是不想做。是想问为什么。”
周明远靠在椅背上,看着她。“有人觉得你太年轻,太空,太不接地气。空间折叠是好东西,但太远了。他们想看看你能不能做点‘实在’的东西。这个项目虽然小,但很实在。做成了,能用在推进器上。做不成,也没什么损失。”
林小镜沉默了。她知道“有人”是谁。材料所的那位赵研究员,化学所的那位李院士,还有那些在背后议论她的人。他们觉得她是个“理论家”,只会写论文,不会做工程。他们要她证明自己。
“我做。”林小镜把任务书拿起来,“但我有一个条件。”
“说。”
“涂层配方我自己选。不用他们给的。”
周明远看着她,笑了。“好。”
林小镜回到办公室,把任务书扔在桌上。二十万,六个月,测试几种涂层。别人可能觉得这是“小菜一碟”,但她知道,这不是小菜。陶瓷涂层在等离子体环境中的行为,涉及到材料科学、等离子体物理、热力学、表面化学。任何一个环节出问题,结果都会偏差。她不能偏差。因为她要证明自己。不是为了那些人,是为了她自己。
她开始查文献。国科院的图书馆有全世界最全的材料科学数据库,她泡了三天,读了上百篇论文。她找到了三种候选涂层——氧化铝、氧化锆、氧化钇。这三种都是耐高温陶瓷,硬度高,化学惰性好,适合在等离子体环境中使用。但她要的不是“适合”,是“最好”。她需要比较这三种涂层的耐烧蚀性能、热冲击性能、结合强度、成本。氧化铝便宜,但脆。氧化锆韧性好,但贵。氧化钇耐高温,但难加工。她选了氧化钇——不是因为它最好,是因为它最难。她要做就做最难的。
她把方案报上去。周明远看了,说:“氧化钇?成本高,加工难。你确定?”
“确定。”
“好。”
设备到了。一台等离子体喷涂设备,可以制备陶瓷涂层。一台等离子体测试设备,可以模拟推进器的工作环境。林小镜花了一周时间,学会了操作这两台设备。不是“学会”,是“练会”。她每天早上八点到实验室,晚上十点离开,中间除了吃饭和上厕所,没有离开过。她做了二十组样品,每一组都标了编号,记录在笔记本上。
第一轮测试,她把样品放进等离子体测试设备,设置参数——温度2000度,压强10帕,时间1小时。结果出来,氧化钇涂层的烧蚀深度最小,但出现了裂纹。裂纹是因为热应力,热应力是因为涂层和基体的热膨胀系数不匹配。她需要一层缓冲层。
她加了氧化锆作为缓冲层。氧化锆的热膨胀系数介于氧化钇和钨之间,可以缓解热应力。她做了双层涂层——底层氧化锆,面层氧化钇。第二轮测试,裂纹消失了。烧蚀深度比单层氧化钇减少了百分之三十。她把结果记在笔记本上。
第三轮测试,她做了对比。没有涂层的钨电极,烧蚀深度1毫米。氧化钇单层涂层,烧蚀深度0.5毫米。氧化钇/氧化锆双层涂层,烧蚀深度0.35毫米。比没有涂层的好,但还不够好。她想要的是0.1毫米以下。
她想到了一个东西——梯度涂层。不是两层,是很多层。每一层的成分逐渐变化,从底层的纯钨,到过渡层的钨/氧化锆复合,到中间层的纯氧化锆,到过渡层的氧化锆/氧化钇复合,到面层的纯氧化钇。没有界面,没有突变,没有热应力。理论上,这种梯度涂层可以消除裂纹,大幅提高耐烧蚀性能。她把这个想法画在了草稿纸上。郑技术员看了,说:“这个太复杂了。做不出来。”林小镜说:“试试。”
她用了一个月,优化了等离子体喷涂的工艺参数——送粉速率、电弧电流、喷涂距离、基体温度。她做了五十组样品,失败了三十组。有的涂层剥落了,有的涂层太厚,有的涂层太薄,有的涂层不均匀。她记录每一次失败的原因,调整参数,再做。第二十次,成功了。涂层厚度均匀,没有裂纹,结合强度高。她把样品放进测试设备,跑了一个小时。结果出来——烧蚀深度0.08毫米。
她把结果拿给周明远看。周明远看了,沉默了很久。“0.08毫米?你确定?”
“确定。测了三遍,平均值0.08,标准差0.01。”
周明远看着她,目光里有惊讶,有欣赏,有一点不可思议。“你知道这个结果意味着什么吗?”
“知道。电极寿命延长十倍。”
“不止十倍。现有的涂层,最好的是0.5毫米。你是0.08毫米。提高了六倍。不是十倍,是六倍。”周明远停顿了一下,“这个项目,可以写一篇论文。投《材料科学与工程》。”
林小镜点了点头。她回到办公室,开始写论文。她用了两周,写了一篇二十页的论文,标题是“氧化钇/氧化锆梯度涂层对mpdt推进器电极的保护性能研究”。她把初稿发给周明远,周明远改了一周,改完说“投”。她投了。
论文投出去的那天,材料所的赵研究员来实验室找她。他站在门口,手里拿着一份论文预印本——是林小镜的那篇。他看着她,说:“这个结果,是你做出来的?”
“是。”
“你用了多久?”
“两个月。”
赵研究员沉默了很久。然后他说:“我做了十年涂层,没做出你这个结果。”他把预印本放在桌上,转身走了。
林小镜看着他的背影,没有说“没关系”,也没有说“谢谢”。她只是看着,然后低下头,继续做实验。因为她还要做更多。氧化钇/氧化锆梯度涂层只是第一步。她要做的是空间折叠。那才是她的方向。涂层是边角料,不是主菜。但她把边角料做成了主菜。那些人不会再说了。她证明了自己。不是为了他们,是为了她自己。