学霸就是要肝 第198章 电子界面反应迁移模型

第198章 电子界面反应迁移模型

第198章 电子-界面反应迁移模型

终究，想要轻松地就把固态锂硫电池给搞出来，是一件不可能的事情。

就目前科学界的理论而言，对于固态电解质这种东西还有相当多没有搞懂的东西。

特别是发生在界面上的一些过程。

而【界面】，也是属于化学和物理的一个共同概念。

界面通常指的是两种不同相之间的边界或接触区域，比如任意不同的相态、物质或材料之间接触的领域。

这个概念存在于固体、液体、气体的各种组合之间。

特别是对于电池领域，电极和电解质是不同的材料，而材料不同，各种性质也必然存在不同。

于是在界面处，这些差异就会导致物理和化学性质的梯度变化，如电势、浓度和结构等等的差异变化。

自然而然，对于不同材料之间的界面，也就带来了不同的问题。

“不过，虽然这些材料看似不同，但最终的问题，也不过都反应在电子上面罢了。”

办公室中，萧易低头思考着。

就像是他曾经搞出来的绝对电子性原理。

弱力、强力、引力，和材料都没有太大的关系，在日常生活和常规实验条件之下，材料的本质都是电磁相互作用力。

“用绝对电子性原理来计算界面上的电子、离子迁移的问题，倒是相当合适，但是又缺乏了一些针对性。”

手中的笔在草稿纸上不停的写着，直到最后萧易摇摇头。

“当初的绝对电子性计算只考虑了相对简单的情形，主要集中在同种材料中，对于这种发生在两种复杂材料之间的界面问题，确实是有些力有不逮。”

“缺乏一种能够简单地将界面问题简化的理论……”

“唔，目前倒是有一个空间电荷层理论，但是还并不够完善。”

“此外，还有一些相关的概念。”

萧易微微眯起眼睛，然后在草稿纸上将各种相关的概念写在了上面。

空间电荷层、界面电阻、界面电容、界面相互扩散模型……

各种不同的概念，要如何将它们结合起来呢？忽然萧易目光一动，将目光集中在界面相互扩散模型的上面。

“对了，反应-扩散方程！”

【u/t=D^2u R(u)】

在草稿纸上写下了这个式子。

这是一种偏微分方程，和NS方程类似，而NS方程能够描述流体中分子的各种行为，而反应-扩散方程则用于描述系统中化学物质的扩散和反应过程。

同样的，对于界面上发生的离子迁移过程，其也能够进行很好的描述。

萧易眸中微亮，在草稿纸上开始了推演。

“现在假设有一个界面反应系统，其中物质A在界面处通过扩散和反应转化为物质B……”

【对于物质A的浓度CA(x，t)，反应-扩散方程为：CA/t=DA^2CA-kCA。】

【对于物质B……】

随着整张草稿纸被他写满，他手中的笔终于停了下来。

“这样一来的话，套用这个过程，我就可以开始建立一种能够描述电极和电解质之间的模型了！”

【对于每种离子i，可以写出如下反应-扩散方程：Ci/t=Di^2CiJi Ri(Ci，)】

【这里，Ji是第i种离子的通量，可以用奈斯特-普朗克方程表示：Ji=Di(Ci (ziF/RT)Ci)】

“嗯……电势的分布可以通过泊松方程求解。”

“然后是界面条件，对于我当前研究的电极和固态电解质之间……现在假设界面处的反应为……”

随着萧易的不断推导，一个越发完整的模型便逐渐呈现在草稿纸上。

直到最后，完整的模型被他推导了出来。

“唔，这应该只能算是一个初级模型，还有相当多的东西没有考虑进去。”

“如果能够将绝对电子性原理也容纳进去的话，或许还能够让这个模型变得更完善。”

“但是，还是欠缺了一点针对性……”

针对性，也就是对于界面反应的针对性，现在的模型，适用的范围还是比较大了些，不够精确。

就像是NS方程中，也延伸出了描述管流的哈根-泊肃叶流动，还有描述两平行平板间的库埃特流动等。

不过，这个问题对于萧易来说，并不成问题。

他开始回忆起之前利用材料掌握观摩固体电解质时的场景。

仔细回想起那微观世界中的种种不同之处。

忽然，他眼前一亮，随后立马取来了一张新的草稿纸，开始在上面继续起了新的推演。

时间渐渐过去。

直到数个小时后，当天色渐渐黑下来后，萧易才再度抬起头，露出了微微的笑容。

“嗯……大致上完成了。”

“正如我之前所想的那样，即使是界面的反应，终究也是电子的行为。”

“电池之中，无论是氧化反应，又或者是还原反应，都不过是电子得失的过程。”

“所以……”

萧易淡然一笑。

借用了绝对电子性计算中的一部分灵感，他将原本经过他改进的反应-扩散方程进行了更进一步的优化。

传统的反应-扩散方程无法充分描述电子的量子迁移行为，为此，他花费了相当多的时间来求解电子在界面处的薛定谔方程，最终得到了一个足够精确的解。

根据这个精确解，就等同于得到了电子波函数的精细结构，这些波函数描述了电子在不同能级上的状态和空间分布。

利用这样的精细结构，他重建了刚才的反应-扩散模型，将其改进到可以精准描述电子的量子隧穿效应和库仑相互作用的程度，这样一来，就能够对实际界面反应过程进行更加完整的模拟。

“不过，这还不够……”

萧易看了一眼剩下的那部分。

界面处的态密度同样是影响电子迁移的关键因素，如果能够将态密度也包含进去，这个模型才算是将绝对电子性原理中的核心部分容纳进去。

“但计算态密度，就需要用到计算模型了。”

这个可就不是萧易人力能够算的了——当然，让他计算下去也是可以算，不过能够交给计算机的过程，还是交给计算机吧。

“至于这个结论……先就命名为电子-界面反应迁移模型吧。”

萧易微微一笑，随后他便要打算前往机房。

态密度的计算，需要用到计算机，而他们实验室，当然也是有服务器的。

不过就在这个时候，办公室的门被敲响。

他的助理王豪走了进来。

“萧主任，隔壁等离子体所的赵所长刚才打电话过来，说是想约您明天见上一面。”

“等离子体所？”

萧易一怔。

等离子体所的人来找他是干嘛？

不过他还是先点了点头，说道：“我知道了。”

“另外，机房那边没人用吧？我现在要用一下。”

“现在没有的。”王豪说道。

“那就行，我现在准备用一下服务器。”

萧易点点头。

“好的，我现在去给您准备。”王豪恭敬地说道，随后他便离开了办公室。

看着王豪那勤快的身影，萧易不由感慨一声，难怪都喜欢当领导呢，就连去机房开个机都有人帮你做。不过……

“总感觉这个实验室有点小了呢。”

他摸索了一下下巴。

随着实验室开始招收人员，自然而然的也就让这个实验室看起来变小了。

最主要的是，当各种功能室被人使用的时候，他想要使用的话，也需要看安排了。

当然作为实验室的主任，他还是有点特权的，至少别人使用的时候需要申请，看调配，而他只要是没人用，就可以直接进去使用。

不过，他还是开始觉得实验室不够用了。

“是不是可以准备扩建了？”

萧易从办公室的窗户看向了外面。

嗯，能看见的就是一片蜀山湖的湖景，当然，实验室距离蜀山湖倒是还有一段的距离，因此还有很大一片的空地。

而除了他能够看过去的这一面之外，实验室周围也都还有很多空地。

这些空地可都是故意留的，就是专门为了科学岛实验室以后扩建所准备的。

算起来，足足还有一百多亩地。

至于为什么一开始就没有划给实验室，那毕竟是人家还要看看科学岛实验室在萧易的带领下，到底能够发挥出多大的价值。

算是待价而沽。

不过目前就凭高温超导体这个成就，基本上就已经足够了。

前段时间肥市的领导还和他谈过这方面的事情呢。

现在，他确实又动起了这个心思。

“以后这栋楼就专门作为凝聚态实验室。”

“然后那边再修一座专门的材料实验室。”

“那边再修一栋数学和数学物理的实验室。”

“嗯……还有行政楼、宿舍。”

萧易的脑海中仿佛都浮现出了未来科学岛实验室的规划和版图。

当然，这里面也全都需要的是钱。

“唔……那就先等我把这个电池给搞出来吧。”

等到电池搞出来之后，他也就更有理由去要钱了。

到时候，科学岛实验室大升级计划想必也就可以正式实施了。

这个时候，王豪重新走了进来，对萧易说道：“机房已经准备好了，您现在可以去了。”

萧易点点头，随后也暂时停下了自己脑海中的想象，然后前往了机房，开始准备计算电子-界面反应迁移模型中所需要的态密度。

……

接下来的时间，萧易便开始将自己的所有精力都投入到完善电子-界面反应迁移模型的任务当中。

就目前来说，这个模型仍然只能算是框架的结构，想要让其更加趋近于完美，需要的是不断的调整，将一些之前没有考虑进去的因素都给加入到里面。

包括他求解出来的那个电子在界面处的薛定谔方程的解，也仍然有着可以改善的余地，利用计算机的方式，就可以求出一个更好的解。

就这样，时间慢慢过去，来到了第二天。

……

今天是等离子体所的所长约好和萧易见面的日子。

经过一番商量后，最后就是萧易被邀请到等离子体所参观。

“这就是EAST，东方超环。”

站在一个巨大的试验设备之前，赵展游所长像萧易介绍着。

而萧易看着眼前这个庞大的设施，也不由啧啧称奇。

“果然够大啊。”

全世界最昂贵，同时规模也是最大的实验设备中，或许粒子加速器要排在第一位，不过接下来的第二位，可控核聚变设施肯定是能够排上的。

眼前的这个东方超环，全名叫做全超导托卡马克核聚变实验装置，这是全球首个投入运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。

其主机部分高达11米，直径达8米，重约400吨。赵展游笑呵呵地说道：“怎么样？喜欢吧？”

萧易眉头一挑：“喜欢，当然喜欢，不过我喜欢的话，你能把它送给我们科学岛实验室么？”

赵展游顿时哈哈大笑起来，然后摆摆手：“那可不行，我要是送出去的话，我们研究所上上下下的几百号人估计都得骂我。”

“不过嘛，如果科学岛实验室想要拥有一个比这更好点的托卡马克的话，我们倒是完全可以提供帮助的。”

萧易似笑非笑地看向赵展游，说道：“果然嘛，就知道赵所长专门邀请我来这里参观，肯定是有事情要说的。”

赵展游倒是也不尴尬，耸耸肩说道：“嗐，萧主任你搞出的那个高温超导体，可把我们全所的人都给激动坏了，然后我们上上下下讨论了差不多一个多月，这不，现在才过来找伱了。”

萧易点点头，他倒是听鲍和信校长说过，当初科学岛实验室能够顺利推动，等离子体所也是在其中发挥了作用的。

当然，主要也都是因为高温超导体带来的吸引力。

如今看来，显然也并没有让等离子体所的人失望。

不过，毕竟人家当初也是为自己说过话的，所以萧易便说道：“那我就洗耳恭听了，赵所长有什么想法？”

见到萧易没有拒绝，赵展游就嘿嘿一笑，搓了搓手，说道：“嘿嘿，你看，咱们的EAST都已经是好多年前的装置了，到现在也都没怎么升级。”

“现在又有了HTSC-1这种高温超导体，我们就寻思，或许是时候另起‘炉灶’了。”

萧易不由失笑，说道：“那你们这个炉灶可真是有点大啊。”

而且还有点热了。

烧起来就是上亿度。

这要是烤一下，不得黑一块红一块。

赵展游无奈地说道：“那没办法，EAST里面用的东西都已经有点过时了，像是超导线圈，用的也都是好久之前的技术了。”

“不知道你听没听说过，最近有家叫做能量奇点的公司，搞了个叫洪荒70的托卡马克，我靠，人家直接整的钇钡铜氧，直接给我们羡慕坏了。”

“这个倒是听说过。”

萧易点了点头。

不过这个时候赵展游又幸灾乐祸地说道：“不过还好他们刚刚基本建成的时候，你才宣布把HTSC-1搞出来了，估计他们听到这个消息的时候都傻眼了。”

看着赵展游的表情，萧易不由哭笑不得。

这就是同行吗？

这个时候，一道声音传来：“行了，展游，你有啥好幸灾乐祸的，人家能愿意投入资金来研究核聚变都已经是不错了。”

听到这声音，赵展游立马收敛起了笑容，看想了来人，说道：“黎院士。”

萧易也转头看向了来人。

黎江安，院士，也是等离子体所的老人了，当年的EAST也是在这位老院士的支持下搭建起来的。

当初也正是他在科大的那场会议上为萧易说话的。

“萧教授，你好，欢迎你来到咱们等离子体所。”

黎江安走到了萧易面前，和他握了握手。

“黎院士你好。”萧易点了点头。黎江安点点头，说道：“赵所长给你说的那个计划，也是我建议的，我来给你仔细说说我的想法吧。”

萧易笑道：“当然可以。”

……