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先進材料是探尋深海世界的關鍵

作者:本站 來源:本站 日期:2020/12/16 16:22:44 人氣:63

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      浩瀚宇宙,充滿神奇,美國、俄羅斯、中國都在自己的航天航空領域“秀肌肉”。航天飛機上天、阿波羅登月,嫦娥一號飛天。最近全球首顆中國的量子通訊衛星也進入太空。宇宙是神奇的,認知宇宙不僅僅需要尖端的科學技術來支撐實現,還需要研制、生產相匹配的先進材料才能執行“上九天攬月”的任務,才能經受得住宇宙空曠的力量考驗。
  提到進入宇宙太空的人類探索,幾乎接近家喻戶曉, “一代材料,一代飛機”是科技的進步。鋁合金、鈦合金、碳纖維等新材料的交替出現推動了探索航空航天工作的向前邁進。海洋是一個充滿未知的世界。海底有多深,奧秘有多奇,人類一直在關注著、探索著。“海的女兒”、“海底總動員”給人類留下了美麗的思考,給兒童留下了神奇的想往。然而,提到人類對海洋的深海探索,很多人卻并不了解這個“異域星球”的科技狀況。“下五洋捉鱉”一直是人類的不斷探索之中深不可測的夢幻世界。
  探尋深海世界的奧秘,或許比“登天還難”。登天早已成就斐然,幾千米、幾萬米、幾十萬米、幾千萬米、幾百萬米的高空已經被人類打破。探秘的過程在遞進中布滿艱難,體現了“一代代新材料”發展的過程。與登天相比,觸及海洋深度則一直只能在幾千米深的海域進行,即使這樣,也只有極少的國家能夠入海探秘。能下到八九千米甚至萬米深海里采集海洋樣本的國家簡直是鳳毛麟角。到目前也只有中國、美國、日本三個國家的深潛器能夠下到萬米深海去探望“老龍王”。
  很多人已經乘座飛機到了八九千米上萬米的高空領域感知空曠的奧妙,鳥瞰大自然的美炒。至今卻無一人能夠下到那萬米深海觀看“美人魚”的奇妙。那是因為飛機在一代代先進材料的推出中,已經能夠登天了望。而目前的先進材料卻難以適應深海的需要。據悉,在進行深海作業時,固體浮力材料是必不可少的。深海的“深”,堪稱是比天空的高有著更難的障礙。海下每深10米,物體承受的海水壓力就多一個標準大氣壓,如是1萬米深度,就是1000個大氣壓,相當于一個手指甲蓋大小的面積上就得承受約一噸的重量,這足以摧毀大部分的科考設備。可見,“下海比登天還難”是有依據的。材料的問題得不到根本性解決,人類自身是很難潛入萬米深海的。
  近日,中科院宣布“探索一號”深海探索完成了我國第一次綜合性萬米深淵科考行動。標志著我國深海科考首次進入“萬米時代”。在國家提出“海洋強國”,“海洋強軍”目標中,“萬米時代”的科考無凝具有十分重要的科研意義、經濟意義與戰略意義。“探索一號”上萬米級自主遙控潛水器“海斗號”、深淵著陸器“天涯號”與“海角號”、萬米級原位試驗系統“原位實驗號”、9000米級深海海底地震儀、7000米級深海滑翔機等設備能適應深海作業,標志中國進入深海探秘的科研能力躋身世界先進水平,標志中國研制的新材料已經能夠在萬米深海下具備“一個手指甲蓋大小的面積上就得承受約一噸重量”的抗壓能力了。這是繼“蛟龍號”7000米海試成功后我國海洋科技的又一里程碑。從此,萬米深海不再是我國海洋科技界的禁區。
  由“蛟龍號”入海7000米探秘到“海斗號”潛入萬米深海采集海水標本,再一次證明先進材料是探尋深海世界的利器。只要材料問題解決了,就具備了迎戰深海的抗壓能力。因為,材料的先進性決定著深海探秘的科學性、穩定性、安全性。筆者以為先進材料的先進性是一個廣義上的組合體,其內涵豐富而有張力:研制運用“海斗號”的科研人員其智慧是形成先進材料的核心力,先進材料反過來成為智慧延伸到萬米深海作業的載體。這里“海斗號”已經成為具備聚集復合型生產力的先進材料。
  筆者注意到關于“海斗號”深海探秘中有這樣的文字:在材料領域,造不出能夠承受6000米~11000米深度壓力的浮力材料、鈦合金耐壓艙體,潛水器就下不去。高強度固體浮力材料(簡稱SBM)是人們為了解決深潛拖體、深潛器和水下機器人等的耐壓性、結構穩定性問題,并提供足夠的凈浮力的問題。
  關于深海探秘的材料問題,讓筆者想起了兒時家鄉那條深度有八九米的河流。每到夏天總有人站在橋墩上表演跳水,有的一個猛子跳下去,游上岸時面不改色,精神狀況良好。有的一個猛子跳下去,游上岸時臉青面黑,蹲在岸上著嘔狀。體質不一,潛入水中反應不一。體質是什么?體質就是材料。倘若制造“海斗號”的材料太差,“海斗號”是完不成深海探秘任務的。莫要說潛入到萬米深海中采集標本,恐怕早已被1000多個氣壓擊得支離破碎。可見材料的重要性。
  “一代材料,一代飛機。”探索宇宙奧秘,航空航天離不開先進的新材料。沒有適應太空環境的新材料,“上九天攬月”只能成為海中撈月。
  “先進材料,深海需要。”探索海洋奧秘,深潛海里離不開先進的新材料。沒有適應萬米深海的新材料,“下五洋捉鱉”只能望洋興嘆。
  10767米,“海斗”號創造無人潛水器深潛紀錄,證明先進材料是探尋深海世界的關鍵,標志我國新材料發展水平邁上了新的臺階,必將助推“海洋強國”、“海洋強軍”中國夢的實現。


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