《學霸的征途是星辰大海》第766章 計算材料學 二(1)

作者:見習人類觀察員·7天前

徐辰深吸了一口氣,小心翼翼地將這塊金屬樣品取了出來,眼神瞬間亮了起來。

“真是瞌睡來了送枕頭!”

他剛才還在發愁怎麼把方程裡的“熱輻射耦合項”給單獨剝離出來,眼前這塊來自EAST的紀念品,不就是最完美的“控制變數對照組”嗎?!

因為它沒有受過半點中子轟擊,所以它內部留下的每一道位錯滑移、每一處晶界遷移,100%都是由長脈衝高溫熱輻射與邊緣粒子沖刷獨立造成的!

……

徐辰拿著那塊樣品,腦海中有了一個計劃。

一方面,只要把這塊樣品帶進虛擬實驗室,用透射電鏡把表面以下幾百微米的微觀損傷三維點雲掃出來,他就能精準地擬合成一個獨立的“長週期熱輻射耗散運算元”。把這個運算元作為已知項從總方程裡直接剝離、剔除,中子輻照模型的計算複雜度瞬間就能砍掉一大半,計算材料學的核心死結至少能鬆開最難纏的那一層。

當然,徐辰很清楚,這並不能讓他一步登天地算出完美的抗輻照材料。畢竟,被剝離熱輻射後的方程,依然是對真實極端環境的一種近似模擬,中子級聯碰撞的非線性演化依然是個龐然大物。但這至少讓他從“完全算不動”的死局裡,撕開了一道可供數學手術刀切入的縫隙!

而另一方面,既然手裡握著全世界獨一份的四小時長脈衝熱疲勞資料,他在剝離出這套熱力學演化方程的同時,順手就能透過反向推導,順帶研發出一款“抗極端熱輻射與熱衝擊性能更強”的新型耐高溫材料!

誠然,單純的抗熱輻射在目前的聚變第一壁上還不算最致命的痛點。但在聚變堆的另一個核心部件偏濾器上,卻是最大的考驗!畢竟偏濾器不像第一壁那樣直面聚變中子的核爆炸式轟擊,它的核心痛點恰恰就是如何硬抗等離子體排氣時產生的數千度極端高溫熱流沖刷。

退一萬步講,就算偏濾器那邊暫時用不上,也完全無妨。正如康寧公司當年封存了四十年的大猩猩玻璃一樣,在材料學這個充滿驚喜的領域,你永遠不知道自己今天順手算出來的一項極致特性,明天會在哪個萬億級的產業風口上大放異彩!也許是航空發動機渦輪葉片、高超音速飛行器熱防護系統等,反正獨門資料就在手邊,不順手把它吃幹抹淨一併算出來,簡直對不起自己這身數學功底。

“就這麼辦!先拿這塊紀念品開刀,給我的中子輻射模型做個減法。順便看看能不能搞出耐高溫的材料來!”

徐辰嘴角揚起一抹自信的弧度,握緊手中的金屬樣品,意識瞬間沉入了虛擬實驗室的世界中。

……

正是那一次在虛擬實驗室裡的深度剖析,讓徐辰在隨後幾天裡徹底走通了這條看似不可能的數學捷徑,並在五天前將最終打包好的模型扔進了四大超算!

此時此刻,萬柳書院的書房內,徐辰看著螢幕上【100%】的完成提示,眼底閃過一絲灼熱的光芒。

這五天裡,四大超算跑的並不是什麼初篩軟體的最佳化補丁,而是徐辰在計算材料學領域的一項破局式成果——一套被稱為“奇異攝動降維與跨尺度高通量演化”的全新推演方法!

縱觀現代計算材料學的學科脈絡,傳統上主要分為兩大流派:

第一脈是“經驗唯象與相圖計算派(CALPHAD)”,高度依賴海量的歷史實驗資料去擬合經驗公式,美國人手握幾十年地下核爆資料,走的就是這條路;

第二脈則是西物院目前正在死磕的“第一性原理與多尺度硬算派(IC)”,試圖從量子力學薛定諤方程出發正向硬算,但受限於 O(N3) 的算力爆炸,算幾千個原子的晶胞都要好幾天,只能用來做粗糙的“相對值初篩”。

而徐辰也沒有跳出物理學規律去搞什麼“憑空造物”,他走的依然是嚴謹的“正向試錯”路線,只不過是用頂級的數學工具,在第二脈的基礎上開闢出了極具統治力的第三脈——“攝動剪枝高通量流派”!

他的思路極其清晰:既然算力有限,那就絕不能像無頭蒼蠅一樣去盲目窮舉整個元素週期表。

他先從現有的抗輻照物理理論出發,鎖定了材料學界公認抗輻照潛力最強的幾種微觀物理機制——例如利用高構型熵遲滯空位遷移的“晶格畸變勢壘機制”,以及利用奈米層狀介面充當缺陷水槽、吸收氦原子的“介面捕獲與自癒合機制”。

在錨定了這幾種最核心的抗輻照機制後,徐辰利用那塊EAST四小時紀念掛片剝離出的“長週期熱輻射耗散運算元”,對聚變第一壁的損傷總方程進行了殘酷的代數消元,一刀砍掉了原本吞噬90%以上算力的熱聲子背景噪音;緊接著,他構建了一套“跨尺度重整化橋接方程”,將量子力學尺度的電子密度泛函(DFT),大幅簡化並對映到了微米尺度的位錯動力學模型上!

透過對計算過程的精準取捨與數學降維,單個晶胞的動態輻照推演效率被他硬生生提升了數千倍!

隨後,他把“晶格畸變率最小”、“空位與間隙原子自癒合率最高”、“氦泡晶界偏聚勢壘最大”設定為這幾種機制下的數學邊界條件,讓併網後的四大超算順著他的降維方程組,在最具潛力的過渡金屬組合空間裡,進行了一場史無前例的超高速正向模擬試錯!

原本需要西物院燒爐子、排機位苦熬二十年才能試錯完的成千上萬種配方,就這樣在數學剪枝與E級超算的暴力加持下,被徐辰在短短五天之內,一次性跑穿了整個試錯流程!

……

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……

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