Scholar’s Advanced Technological System ระบบปั้นอัจฉริยะ - ตอนที่ 959 เมมเบรนแลกเปลี่ยนโมเลกุลซิลิคอนพรุน

ในความเป็นจริงเฉินยู่ซานคือคนที่ผิดในครั้งนี้

หลังจากที่ลู่โจวกลับมาที่จินหลิง เขาได้วางแผนที่จะหยุดอีกครั้ง และเขาไม่ต้องการออกจากบ้านของเขาจนกว่าเขาจะพิสูจน์สมมติฐานของรีมันน์ได้ แต่อย่างไรก็ตามเขามีความรับผิดชอบมากเกินไป

ยางสวี่ผู้อำนวยการของสถาบันวัสดุศาสตร์เชิงคำนวณจินหลิงได้โทรหาเขาเพื่อขอความช่วยเหลือ

เขาโทรมาเกี่ยวกับโปรเจกต์แบตเตอรี่ลิเธียมแอร์ซึ่งก่อตั้งขึ้นเมื่อสองสามปีก่อน

ลู่โจวค่อนข้างแปลกใจ จนถึงสิ้นปีที่แล้วรายงานจากสถาบันวัสดุศาสตร์เชิงคำนวณจินหลิงแสดงให้เห็นว่าพวกเขามีความก้าวหน้าอย่างมากในการวิจัยแบตเตอรี่ลิเธียมแอร์

แต่ดูเหมือนว่าทุกอย่างจะตกต่ำลงไปในปีนี้?

หวังเผิงขับรถให้ลู่โจวไปที่สถาบันเพื่อการศึกษาขั้นสูง และลู่โจวก็ก้าวเข้าไปในห้องแล็บ จากนั้นยางสวี่ก็ได้คว้าแขนของเขาและร้องขอความช่วยเหลือ

“ได้โปรดช่วยผมด้วย! ผม… ทำอย่างนี้ไม่ได้อีกแล้ว!”

“เงียบก่อนแล้วค่อยๆ พูด ผมอยู่นี่แล้ว คุณไม่ได้นอนตายอยู่บนเตียงสักหน่อย บอกผมมาสิว่าเกิดอะไรขึ้น ผมจะได้ดูว่าผมช่วยคุณได้ไหม…”

ลู่โจวตกตะลึงกับสภาพจิตใจของยางสวี่มาก

หลังจากเป็นผู้อำนวยการสถาบันวัสดุคอมพิวเตอร์ เขาได้ทำโปรเจกต์ที่ประสบความสำเร็จมามากมายและแก้ไขปัญหาการวิจัยด้านวัสดุศาสตร์มากมาย

ไม่ใช่เรื่องแปลกที่คนอย่างเขาที่อยู่ในระดับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่ล้ำสมัยจะเจอปัญหายากลำบาก แต่คราวนี้มันแตกต่างไปจากเดิม…

พูดตามตรง ลู่โจวอยากรู้ว่าปัญหาแบบไหนที่ทรมานชายผู้นี้ได้ถึงขนาดนี้

ยางสวี่ “จำได้ไหมว่าเมมเบรนแลกเปลี่ยนโมเลกุลซิลิคอนพรุนที่ผมพูดถึงในรายงานความคืบหน้าการวิจัยเมื่อไม่นานมานี้?”

ลู่โจวคิดย้อนกลับไปที่รายงานและพยักหน้า

“คิดว่านะ”

ยางสวี่ถอนหายใจและกล่าวว่า “จากการวิเคราะห์เชิงทดลองของเราพบว่าเมื่อวัสดุซิลิคอนพรุนถูกวางไว้ภายใต้ความแตกต่างของความดัน โมเลกุลของแก๊สที่อยู่ด้านแรงดันสูงจะขนส่งโมเลกุลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉพาะไปยังด้านแรงดันต่ำ ทีมงานโปรเจกต์ของเราได้ติดตามผลการวิจัยนี้ทันที และสร้างเมมเบรนแลกเปลี่ยนที่สามารถคัดกรองโมเลกุลก๊าซในช่วงเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.4-3.5A”

ลู่โจว “นั่นก็ถือว่าเป็นสิ่งที่ดีไม่ใช่เหรอ?”

เส้นผ่านศูนย์กลางของโมเลกุลออกซิเจนคือ 3.46A ซึ่งอยู่ในช่วงนี้ แม้ว่าโมเลกุลของก๊าซอาร์กอนจะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3.4A ซึ่งอยู่ภายในช่วงการคัดกรองเช่นกัน แต่อาร์กอนนั้นพบได้น้อยมากในธรรมชาติ ดังนั้นจึงไม่มีผลกระทบที่มีนัยสำคัญ

“และมันไม่ดีเลย” ยางสวี่ขมวดคิ้วและส่ายหัว จากนั้นเขาก็กล่าวว่า “ขอบเขตบนและล่างของช่วงการคัดกรองไม่ได้รับการแก้ไข พวกมันเปลี่ยนด้วยความกดดัน… คุณเข้าใจสิ่งที่ผมพยายามจะบอกไหม?”

ลู่โจวแสดงออกว่าเข้าใจ

“อ๋อ เข้าใจแล้ว แล้วปัญหาคืออะไรล่ะ”

โดยพื้นฐานแล้วเมมเบรนแลกเปลี่ยนโมเลกุลซิลิคอนพรุนนี้เปรียบเสมือนอวนจับปลาที่ยืดหยุ่นได้ เมื่ออวนขยาย รูตาข่ายตกปลาก็ขยายเช่นกัน…

ดังนั้นทางออกเดียวคือรักษาความดันอากาศให้คงที่ทั้งสองด้าน เพื่อให้แน่ใจว่ามีเพียงโมเลกุลของออกซิเจนเท่านั้นที่สามารถผ่านเมมเบรน…

แต่นั่นเป็นไปไม่ได้

ยางสวี่ทำให้ช่วงการคัดกรองเปลี่ยนไปเป็นเส้นตรงโดยมีความแตกต่างของความดันระหว่างทั้งสองฝ่าย

ลืมเรื่องค่าใช้จ่ายทางเทคนิคในการรักษาความกดอากาศให้อยู่ในระดับที่แม่นยำไปก่อน จากมุมมองด้านความปลอดภัยและการปล่อยให้ปฏิกิริยารีดอกซ์เกิดขึ้นในระดับออกซิเจนที่ไม่เสถียรนั้นเป็นเรื่องอันตราย

โลหะลิเธียมไม่ใช่เรื่องตลกเลยสักนิด เพราะมันสามารถระเบิดได้ทุกเมื่อ!

หากมีสิ่งเจือปนอยู่แค่นิดเดียวพวกมันก็จะมีระเบิดอยู่ทันที

“เราอยู่ที่นี่มาครึ่งปีแล้ว” ยางสวี่ส่ายหัวและพูดว่า “เราพยายามทำทุกอย่างที่ทำได้”

ลู่โจวคิดสักครู่แล้วพูดว่า “คุณมีแบบจำลองไหม? ให้ผมดูหน่อย”

“ดูตามผมนะ”

ยางสวี่เดินข้างคอมพิวเตอร์และคลิกเมาส์ ไม่นานหลังจากนั้นภาพองค์ประกอบสามมิติของเมมเบรนแลกเปลี่ยนโมเลกุลซิลิคอนซึ่งมีโครงสร้างเครือข่ายที่มีรูพรุนถูกนำเสนอบนหน้าจอด้านหน้าของลู่โจว

ยางสวี่ชี้ไปที่ภาพบนหน้าจอและพูด

“เราได้พยายามเพิ่มแรงดันพื้นผิวที่ด้านหนึ่งของเมมเบรนแลกเปลี่ยนแล้ว ซึ่งมันทำให้โมเลกุลของเส้นผ่านศูนย์กลางหนึ่งผ่านเมมเบรนแลกเปลี่ยนโมเลกุลในอัตราคงที่…”

ยางสวี่คลิกที่เมาส์อีกครั้ง

จุดสีเขียวและสีแดงปรากฏขึ้นที่ด้านข้างของเมมเบรนแลกเปลี่ยนโมเลกุล และเริ่มรวมตัวกันที่พื้นผิวของเมมเบรน

“… เมื่อความดันพื้นผิวของเมมเบรนถึงระดับ A โมเลกุลของออกซิเจนจะเริ่มเคลื่อนผ่านเมมเบรนแลกเปลี่ยนโมเลกุลไปยังห้องแลกเปลี่ยนก๊าซของแบตเตอรี่ลิเธียมแอร์ แต่เมื่อความดันพื้นผิวยังคงเพิ่มขึ้นซึ่งเพิ่มความแตกต่างของความดัน ไนโตรเจนก็จะเริ่มผ่านเมมเบรนแลกเปลี่ยนไป…”

“อย่างไรก็ตามในขณะที่ความแตกต่างของความดันนั้นเปลี่ยนจาก A เป็น B โมเลกุลไนโตรเจนจำนวนมากก็ได้แทรกซึมผ่านเมมเบรนอย่างช้าๆ “

จุดสีแดงบนหน้าจอซึ่งเป็นตัวแทนของโมเลกุลไนโตรเจนได้ผ่านเมมเบรนแลกเปลี่ยนทำให้สัมผัสกับลิเธียมแอโนด

ลู่โจวมองไปที่การสาธิตซอฟต์แวร์ของยางสวี่ และมีใบหน้าที่นิ่ง

หลังจากการสาธิตยางสวี่ได้ถอนหายใจและนั่งบนเก้าอี้คอมพิวเตอร์

“เราพบวิธีแก้ปัญหาสำหรับโมเลกุลของน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ แม้กระทั่งโมเลกุลของคาร์บอนมอนอกไซด์และซัลเฟอร์ไดออกไซด์ แต่สำหรับไนโตรเจน… มันยากเกินไป พวกมันเหมือนฝูงแมลงวันที่เราจับไม่ได้”

แม้ว่าไนโตรเจนสามารถใช้เป็นก๊าซป้องกันได้ในสถานการณ์ส่วนใหญ่ เช่น อุตสาหกรรมอาหาร แต่ก็ไม่สามารถใช้ได้กับแบตเตอรี่ลิเธียมแอร์ สาเหตุหลักมาจากไนโตรเจนจะทำปฏิกิริยากับลิเธียมทำให้เกิด Li3N

หากก๊าซไนโตรเจนเข้าไปในระบบหมุนเวียนของแบตเตอรี่ลิเทียม-แอร์ แบตเตอรี่ทั้งหมดจะถูกทำลายภายในสองสามรอบ

สาเหตุที่แบตเตอรี่ลิเธียมแอร์ผลิตได้ยากมากเพราะลิเธียมมีปฏิกิริยาที่สูง ปริมาณสิ่งสกปรกที่ต้องกำจัดก็ต้องสูงมากๆ

ย้อนกลับไปในวันนี้ ห้องปฏิบัติการอัลมาเดนที่มีชื่อเสียงของ IBM ได้พยายามวิจัยแบตเตอรี่ลิเธียม-แอร์ พวกเขายังใช้เทคโนโลยีการคำนวณแบบกระจายโดยจัดตำแหน่งอะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอมลงในลิเธียมแอโนดอย่างแม่นยำ…

ผลสุดท้ายนั้นก็ชัดเจนว่าพวกเขาล้มเหลวอย่างน่าสังเวช

แม้แต่ IBM ผู้มั่งคั่งและทรงพลังก็ยังต้องยุติโปรเจกต์ที่เปลืองเงินเช่นนี้ไป

แม้ว่าสถาบันวัสดุคอมพิวเตอร์จะประสบความสำเร็จในการวิจัยบ้างแล้ว แต่ถ้าพวกเขาไม่สามารถกำจัดสิ่งเจือปนในก๊าซได้ งานวิจัยของพวกเขาก็จะไร้ประโยชน์โดยสิ้นเชิง

ก่อนที่จะขอความช่วยเหลือจากลู่โจว ยางสวี่และทีมโครงการแบตเตอรี่ลิเธียมแอร์ของเขาติดอยู่ที่คอขวดนี้มาเป็นเวลาครึ่งปี พวกเขาไม่สามารถก้าวหน้าต่อไปได้

ยางสวี่รู้ว่าถ้าเขาไม่สามารถแก้ปัญหานี้ได้ด้วยตัวเอง ก็ไม่มีใครในสถาบันเพื่อการศึกษาขั้นสูงที่สามารถทำได้ ยกเว้นบิดาแห่งวิทยาศาสตร์วัสดุคอมพิวเตอร์—ศาสตราจารย์ลู่

แม้ว่าลู่โจวจะมั่นใจในความสามารถของตัวเอง แต่เขาก็ไม่สามารถหาวิธีแก้ไขได้

เขาครุ่นคิดอยู่นานและพูดว่า “ผมจะลองดู ถ้าผมเจออะไรผมจะบอกคุณ”

เมื่อเห็นว่าแม้แต่ลู่โจวก็ไม่สามารถคิดวิธีแก้ปัญหาได้ ยางสวี่ก็ค่อยๆ หมดหวัง

“…ขอบคุณนะ”

ที่แย่กว่านั้นคือเขาจะต้องละทิ้งเส้นทางทางเทคนิคนี้ และเริ่มค้นหาทิศทางอื่นแทน

ลู่โจวไม่รู้ว่ายางสวี่สิ้นหวังแค่ไหน ดังนั้นเขาจึงยิ้มและพูดอย่างเชื่องช้า

“ด้วยความยินดี…”

โปรเจกต์วิจัยนี้อาจมีมูลค่าหลายพันล้าน หรือแม้แต่ล้านล้านเลยทีเดียว!

ฉันไม่สนใจเรื่องเงิน แต่โครงการวิจัยนี้มีค่ามาก มันคุ้มค่าที่จะลองดูสักครั้ง…

……………………….