第1149章 碳纤维技术,突破!(2 / 2)

“问题不在我的碳纤维。问题在于,碳纤维不是钢——钢丝弯折了还能塑性变形,碳纤维弯折过头就是断。所有钢缆的编织经验在这里全部失效。”

会议室里安静了十来秒。

马国庆先开口。他这个人不绕弯子,有什么说什么。

“赵教授,我在船上待了大半辈子,锚链缆绳经手的不下几百种。有一个思路——钢芯碳纤维混合缆。中间用高强度钢丝束承担弯曲应力,外层包裹碳纤维承担轴向拉力。各干各的活。”

赵长林摇头。动作干脆,没有犹豫的余量。

“那跟钢缆有什么区别。加了碳纤维外套的钢缆还是钢缆。自重省不了多少,核心力学特征没变。我做这根缆是要替代钢——不是给钢穿外套。”

马国庆不说了。他听得出赵长林的意思:妥协方案不考虑。

两个结构工程师翻着手头的材料,没有发言。12.7%的衰减意味着主缆截面积需要放大至少两倍才能满足设计载荷——那碳纤维轻量化的优势就荡然无存了。不如直接用钢缆。

冷场了。

投影幕上那三组红色数字很刺眼。

视频连线画面里,陈默一直没出声。他的镜头角度偏低,能看到他坐在一张堆满零食袋的桌子后面,屏幕上有好几个终端窗口开着,手指偶尔在键盘上敲几下。

忽然他说话了。

“赵教授。”

赵长林转头看屏幕。

“蜘蛛丝的拉伸强度不如你的碳纤维。但蛛网的整体韧性比任何人造缆绳都强。原因是什么?”

赵长林愣了一下。

这个问题来得太远了。远到跟会议桌上的数据隔了整整一个学科的距离。

但赵长林的脑子比大多数人转得快。他停了两秒。

“螺旋结构。蛛丝的微观构型是β-折叠蛋白和无定形蛋白的交替螺旋排列。应力作用时无定形区吸收弯曲能量,结晶区承担拉伸——”

他停下来了。

不是因为讲不下去。是因为他自己听到了答案。

“你的意思是——不做平行排列,做螺旋。”

陈默把摄像头抬高了一点,脸终于完整出现在画面里。看上去至少四十个小时没睡——眼睛底下那两团青黑色不会骗人。

“三种失败构型的共同特征是什么?纤维基本沿轴向平行排列,绞合只是为了增加截面的几何稳定性。但碳纤维的脆性弱点恰好在弯折——平行排列意味着外层纤维的弯曲半径最小,最先断。”

他在自己的屏幕上调出一张GIF动图—蛛丝在拉伸时的微观变形过程。

“蜘蛛用了三亿年进化出来的答案:不要对抗弯折,要利用弯折。螺旋结构在轴向拉伸时,螺旋收紧,纤维间的侧向挤压力变成了径向预紧力——压得越紧,束得越牢。弯折应力被转化成了增强结构整体刚度的有利因素。”

赵长林的两只手从讲桌边沿松开了。他在口袋里翻了翻,掏出那张皱巴巴的纸片,翻到空白面,拿铅笔画了一个粗糙的螺旋截面。

“双股螺旋?”

“不够。”陈默的键盘声响了起来。“我需要跑模型。给我十二个小时。”

苏哲看了一眼时间。下午三点十四分。

“敦煌B集群已经腾出来了。去吧。”

陈默的视频窗口黑了。最后画面是他伸手去够一袋没拆封的薯片——大概是未来十二小时的全部伙食。

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赵长林没回实验室。他在会议室的白板上画了四个小时的图。一根接一根的螺旋截面草图铺满了三块白板,地上扔了六根记号笔的空壳。

马国庆在旁边搬了把椅子坐着看。看了两个小时以后他说了句:“赵教授,吃点东西。”

赵长林没听见。或者听见了但脑子里没腾出处理这句话的带宽。

晚上八点,马国庆去食堂打了两份盒饭回来。赵长林把饭盒搁在白板分布箭头。

凌晨一点,苏哲的手机响了。

陈默。

“跑了一百七十六种构型。”

苏哲坐起来。

“一百四十三号是个异类。双螺旋嵌套结构——大螺旋由七股子缆组成,每股子缆内部又是十九根单丝的小螺旋。两级螺旋的旋向相反。轴向拉伸时,大螺旋产生右旋扭矩,小螺旋产生左旋扭矩,两个扭矩互相抵消——缆体不会自旋解散。同时,双螺旋的嵌套效应让纤维间的接触从线接触变成面接触,摩擦界面均匀分布。”

陈默说这些话的语速比平时快了三成,像在念实验记录。

“模拟结果:轴向拉伸强度相对于单丝理论值的衰减——3.1%。”

3.1%。

红线是5%。

苏哲没说话。他在等。

“我把工况跑全了。风振、温差、不均匀沉降、极端地震——一百七十种工况全过。最差工况下衰减3.8%。还是在5%以内。”

“把完整参数发赵长林。”

“已经发了。发完以后给他打了个电话。他说了两个字——。然后让我把原始数据全部发过来自己验算。”

“他什么时候能验完?”

“以他的速度——天亮以前。”

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天亮前四十分钟,赵长林验完了。

苏哲是被林锐叫醒的。林锐也是被赵长林叫醒的。

“他说要编织试验缆。今天就做。让你批实验室的材料领用。”

苏哲签了字。翻身又睡了二十分钟。

赵长林在实验室里待了整整一天。

双螺旋嵌套构型的编织远比传统绞合复杂——十九根单丝要按照精确的角度和间距形成小螺旋,七股小螺旋再以相反旋向绞合成大螺旋。编织速度极慢,每米缆体需要四十分钟。

赵长林手工编了三米。

他的手很稳。实验室里做碳纤维编织不需要蛮力,需要的是精确——每根单丝的预紧张力差异不能超过2%,否则应力分布不均匀,局部纤维先断。赵长林用一台自制的简易张力控制架,一根一根地送丝、绞绕、固定。

三米缆。直径约三十二毫米。银白色的表面在日光灯下泛着冷调的光泽。看上去跟普通绳索没太大区别,只是更整齐、更紧凑——像一根被精心编织的金属辫子。

下午四点,上拉伸试验机。

赵长林把试验缆两端的锚固夹具上好,检查了三遍。试验机的液压系统启动后发出低沉的嗡鸣。

加载。

应力-应变曲线在屏幕上一点一点地往上爬。