總臺(tái)央視記者 帥俊全：還記得《三體》里能將鋼鐵巨輪輕松切割的“飛刃”嗎？最近，中國科學(xué)院山西煤化所磨劍數(shù)十年，與有關(guān)單位聯(lián)合打造出國產(chǎn)T1000級(jí)高性能碳纖維，正是現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用性能最接近“飛刃”的超強(qiáng)材料。

我手里就是已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的這種“地表超強(qiáng)材料”，每一股有12000根單絲，單絲直徑不到頭發(fā)絲的十分之一；卻強(qiáng)到逆天，這樣1米長的碳纖維只有0.5克重，抗拉強(qiáng)度超6600兆帕，能拉動(dòng)約200公斤的重物也不會(huì)斷，是鋼材料的7到8倍。這根“現(xiàn)實(shí)版飛刃”是怎么造出來的？又將撐起哪些硬核未來？全釋硬科技，我們來一探究竟。

我現(xiàn)在就來到了碳纖維的誕生地的搖籃，可以看到化合物在這里聚合之后，通過干噴濕紡的工藝，就像在這樣一個(gè)池子里生命的搖籃一樣誕生了這樣的一個(gè)原絲。

可以看到這是一束原絲，看著像我們生活中常見的這種透明膠條，但其實(shí)它包含有4000根的原絲，那三束擰成一股，每一股最后就形成了12000根原絲，然后進(jìn)行到后續(xù)的這種工藝當(dāng)中。

真正的“神力”，除了誕生之初的聚合，就是用化學(xué)反應(yīng)在原子層面編織出精妙的強(qiáng)韌網(wǎng)絡(luò)。白色的絲束首先被送進(jìn)氧化爐，逐漸變成黃褐色。接著是最關(guān)鍵的碳化環(huán)節(jié)，絲束被送進(jìn)1000~1500℃的高溫爐，分子里的氫、氧等雜質(zhì)被徹底剝離，最后只留下高純度的碳原子。

純碳材料就能成為超強(qiáng)材料嗎？其實(shí)并非如此。生活中最常見的石墨鉛筆芯和T1000碳纖維，本質(zhì)上都由碳原子構(gòu)成，但一個(gè)一掰就碎，一個(gè)成束之后卻能拉動(dòng)汽車，天差地別的根源，就在我們看不見的原子“編織”方式里。

在微觀紡織過程中，碳原子首先會(huì)連接成一張極其堅(jiān)固的六邊形網(wǎng)——石墨烯片層。這種網(wǎng)本身非常堅(jiān)固，但如果無數(shù)張這樣的網(wǎng)只是簡單地堆疊在一起，就會(huì)像一摞撲克牌，輕輕一推就散開。石墨鉛筆芯就是這種微觀結(jié)構(gòu)，一掰就斷。

而碳纖維的“紡織”工藝，要精妙得多，它就像是用分子膠水，把每一層都不規(guī)則地、牢牢黏合在一起，再整體壓實(shí)。最終形成一個(gè)既有縱向纖維、又有橫向鎖死的超級(jí)立體網(wǎng)絡(luò)。所以，當(dāng)我們拉扯這根碳纖維時(shí)，力量會(huì)沿著數(shù)以億計(jì)的碳原子網(wǎng)均勻分散。

如今，這種被稱為“黑色黃金”的地表超強(qiáng)材料正在走出實(shí)驗(yàn)室，成為航空航天、國防軍工、新能源、高端裝備等國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)不可或缺的“核心骨架”。這根“現(xiàn)實(shí)版飛刃”未來也將撐起更多國之重器的騰飛夢(mèng)想！

（總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉）