Capítulo 497: Nanocristal CSi – NANO RISING português – Novel Chinesa
Capítulo 497: Nanocristal CSi
Depois de discutir por um longo tempo com o Acadêmico Wang e outros no local de lançamento de Wenchang, Huang Xiuyuan colocou o robô substituto em um comboio de escolta especial e a pessoa se retirou do sistema virtual.
Capítulo, uma área de pesquisa científica da sede de Shanmei.
Ele veio para o Laboratório 06 do 155 Instituto.
Já faz algum tempo que Huang Xiuyuan trabalha neste laboratório, cujo projeto de pesquisa é cristal laser, ou seja, laser de estado sólido.
Na pesquisa doméstica e no desenvolvimento de lasers de estado sólido, ele está em uma posição relativamente importante. O cristal KBBF (fluoroborato de potássio) desenvolvido pelo acadêmico Chen Chuangtian é um material especial que foi estritamente controlado para um muito tempo na China.
O cristal KBBF é um cristal óptico não linear, que pode converter outras ondas de luz em luz ultravioleta profunda, e tem importantes aplicações em microscópios eletrônicos e máquinas de litografia.
Huang Xiuyuan pretende desenvolver um cristal de laser muito importante no futuro – o nanocristal CSi, que também foi desenvolvido por um futuro acadêmico na China. Este cristal é um material semelhante ao cristal KBBF. Mas há algumas diferenças entre os dois.
KBBF é usado especificamente para excitar luz ultravioleta profunda na banda de 167 nanômetros, enquanto os nanocristais CSi são usados especificamente para excitar luz infravermelha distante.
Em armas a laser, a luz visível e as ondas curtas geralmente não são usadas, e a luz infravermelha distante nas ondas longas é freqüentemente usada.
Os nanocristais CSi são especialmente criados para armas a laser. Pelo nome dos nanocristais CSi, você pode saber que suas matérias-primas são carbono e silício, e o processo é nanotecnologia.
Pelo efeito de alta ressonância da luz infravermelha próxima dos nanobastões de ouro, pode-se saber que a mesma substância, os nanoestados amorfos e especiais do elemento ouro, têm uma diferença mundial em seus efeitos de ressonância em ondas de luz específicas.
Da mesma forma, cristais de carbono comuns e cristais de silício não são materiais a laser de alta qualidade.
Mas por meio do ajuste da nanotecnologia, Huang Xiuyuan reorganizou as nanoestruturas de carbono e silício para formar duas nanoestruturas especiais.
Um tipo são as moléculas de carbono 24, que são completadas pela sobreposição de duas formas de 12 lados superior e inferior. Em seguida, essas moléculas de carbono 24 são combinadas por meio de um processo especial para formar um filme molecular de carbono.
A outra é formar o silício em moléculas triangulares de silício. Esse silício triangular deve ter uma característica, ou seja, os três ângulos internos do triângulo, e o ângulo deve ser 27, 54, 99.
Em seguida, preencha o silício triangular no filme de carbono e empilhe continuamente a espessura do filme de carbono até que a espessura do filme seja sobreposta a 17 mm, que pode ser usado como o cristal de excitação do laser de estado sólido.
Por que Huang Xiuyuan dá grande importância a esse tipo de cristal. A razão é que esse tipo de cristal não pode apenas excitar a luz infravermelha distante. Os nanocristais CSi têm outra vantagem, ou seja, a eficiência de conversão eletro-óptica é extremamente alto, o que é incrível, 96,8%.
Atualmente, na pesquisa e desenvolvimento do campo do laser em todo o mundo, a eficiência de conversão eletro-óptica de vários tipos de lasers é desigual, variando de 1% a 80%.
Por exemplo, lasers de fibra, lasers de fibra bombeada semicondutor dopado com itérbio (comprimento de onda da bomba 980nm), têm um defeito quântico (ou seja, a diferença entre a energia da bomba e a energia gerada) do YAG dopado com neodímio laser de bomba de diodo (comprimento de onda da bomba 808 nm). Fraco) baixo.
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A eficiência de conversão elétrica em óptica dos lasers de fibra é geralmente de 70% a 80%; a bomba YAG é apenas cerca de 4%; YAG bombeado semicondutor e lasers de disco são cerca de 40%; lasers de gás de dióxido de carbono O fotoelétrico a eficiência de conversão é de apenas cerca de 10%.
Armas a laser atuais, em armas a laser de longo alcance, a maioria delas são lasers de dióxido de carbono. Com uma eficiência de conversão fotoelétrica de cerca de 10%, as deficiências desse laser são conhecidas.
Quando 1 quilowatt de luz laser é emitido, 9 quilowatts de energia elétrica são desperdiçados como calor residual e perda de linha.
Isso não apenas desperdiça energia elétrica, mas também aumenta a dificuldade de fornecimento de energia e, ao mesmo tempo, dificulta o aumento da potência do laser.
Os nanocristais CSi são, na verdade, lasers de fibra entre os lasers de estado sólido.
A razão pela qual os lasers de fibra têm uma alta eficiência de conversão eletro-óptica é que o laser está sempre contido no cristal de fibra, portanto, não há outros fatores que causam a perda do laser na cavidade do laser.
No passado, os lasers de fibra eram difíceis de fazer em grande escala, no máximo do tamanho de um apontador laser.
Os nanocristais de CSi mudaram esse defeito e podem se tornar muito grandes, e a potência de saída pode ser aumentada expandindo a área e a espessura dos nanocristais de CSi para aumentar a coesão do laser.
Na plataforma experimental em frente aos olhos de Huang Xiuyuan, há um nanocristal CSi cilíndrico com um raio de 5 cm e um comprimento de 10 decímetros.
Vários assistentes de experimento seguraram cuidadosamente o cristal e instalaram o cristal no laser preparado com antecedência.
As outras linhas de alimentação do laser usam o supercondutor de ponto zero recentemente desenvolvido, depois que o sistema de resfriamento resfria a temperatura para menos cinco graus Celsius.
Huang Xiuyuan ordenou: “Prepare-se para iniciar o teste do laser.”
“Entenda.”
A parede na lateral do laboratório se abriu lentamente, revelando um campo de teste.
No âmbito da operação do pesquisador, foi levantado um alvo no campo de teste com a marca: 100m.
Quando o pesquisador pressionou o botão de lançamento do laser, uma linha de luz infravermelha distante invisível e incolor no laser de mais de três metros de comprimento atinge o centro do alvo diretamente.
Em menos de 0,2 segundos, um buraco de fusão do tamanho de um punho apareceu em uma placa de ferro com 0,5 cm de espessura.
Huang Xiuyuan disse calmamente: “Substitua o alvo.”
“Sim.”
O pesquisador também substituiu um alvo de madeira, que foi instantaneamente penetrado pelo laser.
Em seguida, eles tentaram vidro, plástico, cerâmica, materiais reflexivos, materiais compostos, etc. O laser ainda penetrou esses alvos um a um através da modulação de frequência.
Então veio o teste de distância. O teste descobriu que a distância mais distante pode ser testada em 350 metros. Para o laser infravermelho distante, essa distância é simplesmente útil.
Huang Xiuyuan estimou que, de acordo com os dados de teste atuais, este laser deve ser capaz de atingir uma destruição rápida de cerca de 500 quilômetros na atmosfera. Quanto à distância específica de tiro, mais testes são necessários.
Se a distância for muito grande, ocorrerá dispersão e a potência diminuirá gradualmente.
Quando Huang Xiuyuan vê a alta eficiência de conversão dos nanocristais CSi, com o supercondutor de ponto zero, a taxa geral de utilização de energia será muito alta.
Se a energia elétrica do laser de dióxido de carbono for usada para alimentar o laser nanocristal CSi, ele pode produzir cerca de 10 vezes a saída do laser.
O surgimento deste tipo de nanocristais CSi, até certo ponto, permite que os lasers passem da ficção científica à realidade.
Na atmosfera ainda não existem todas as vantagens, mas ao entrar no espaço sideral, a alta eficiência de conversão dos lasers de nanocristais CSi terá o maior efeito.
Pode ser usado não apenas em armas a laser, mas também na dissipação de calor de espaçonaves e motores de íons.
A ultra-alta eficiência de conversão eletro-óptica pode converter uma parte do calor residual em energia elétrica, que pode então ser emitida através de um laser para resolver o problema de radiação ineficiente e dissipação de calor da espaçonave.
O problema de dissipação de calor em espaçonaves também é um problema para aplicações de laser no espaço sideral.
Se um laser de dióxido de carbono antigo for usado, 90% da energia elétrica acabará se transformando em calor residual, que continuará a se acumular na espaçonave, causando sobrecarga térmica da espaçonave e problemas sérios, o que pode até levar diretamente ao sucateamento da espaçonave.
Os nanocristais CSi de alta eficiência, se acoplados ao sistema termoelétrico de geração de energia, podem basicamente reduzir o calor residual do laser em 98%, possibilitando que o laser seja equipado no espaço sideral.
Da mesma forma, no motor de íons, a tecnologia relacionada a este tipo de laser pode realmente ser aplicada.
Ou diretamente usando propulsores de vela de luz laser, um alto impulso específico também pode ser alcançado, permitindo que a espaçonave acelere continuamente no céu.
Os nanocristais CSi são um material muito versátil.
Leia a Novel NANO RISING português – Capítulo 497: Nanocristal CSi
Autor: Lingnan Three People
Tradução: Artificial_Intelligence
