微型機器人,微型工廠的製造並不是一帆風順,就好像人類機床和工廠的進化史一樣,在測試和使用中不斷修改,直到達成滿意效果。
開始階段羅平的要求也不高,製造的第一批微型工廠和機器人能自行運轉,不需要他手搓就行了。
微型工廠運轉起來,只要外部提供能量和原材料,就可以持續不斷的生產,也會像細胞那樣,優先用製造的材料進行自我複製,不斷擴充產能,直到微型工廠和機器人達到設定數量,才會轉入正式生產階段。
到這時候,羅平就能從苦力狀態解脫出來,轉向其他方面的研究。
改造身體的溶酶體細胞器,他用了三個多月的時間,微型機器人一切從零開始,當然沒那麼容易做出來。
沒有參照物,憑想象的做出來,各種問題當然會頻繁出現,組裝的分子結構錯誤,粒子選取錯誤,生產中途故障卡住,機器人自身某種原因解體等等,在不斷的錯誤改進中一點點完善構造設計。
微型機器人的原材料主要有矽、碳、鋁、氧四種常見元素,產出的第一種物質是矽和碳元素的混合物,微觀構造與當下熱門的新一代半導體材料碳化矽很相似,只是結構更加複雜,功能更奇妙。
這種碳矽混合物羅平命名為碳矽吸能分子,主要功能和他體內的吸能分子差不多,可以吸收太陽光中的能量,也可以吸收周圍環境中傳導的熱能,只是這種分子結構更簡單,吸收效率也更高,溫度適應範圍也遠超細胞內的吸能分子。
矽原子的自有特性使其可以吸收太陽光攜帶的大部分能量,外層電子吸收後能級躍遷變成自由電子,就是所謂的電能,這些電子能量如果不被轉移很快就會透過熱能擴散掉。
矽基光伏板的工作原理,就是利用內建的PN節構造分離正負電荷,收集吸收光能產生的自由電子,透過導線將其中能量集中儲存,轉換成可用的電能,這種轉換和傳導的效率通常只有百分之二十上下。
羅平透過微型機器人制造出來的碳矽吸能分子也是相似的原理,只不過他是以碳原子形成導電通道收集自由電子,這種分子結構是直徑不足一百奈米的顆粒,可以在物體表面密集分佈,每一個顆粒都是單獨的吸能單元,能量吸收效率更高。
在電場作用下,碳矽吸能分子可以透過外層碳原子緊緊結合在導體表面,將顆粒吸收的能量轉換為電能傳匯出去。
微型工廠合成的第二種物質,就是矽、碳、鋁、氧四種元素混合構造的儲能顆粒,每一個顆粒長度都不超過一微米,相當於一個微型的儲能電池,具備獨立充放電功能。
儲能顆粒有獨立的結構,外層包覆碳矽吸能分子,可以吸收中紅外線以上多波段的電磁波能量自行充能,也可以透過外部電場進行充能。
足夠數量的儲能顆粒集合在一起,理論上能在任意的環境溫度下保持結構穩定,進行持續的充放電工作,只要環境溫度高於零攝氏度以上,就可以自行充能。
這些儲能顆粒可以串聯、並聯組合成不同形態,輸出不同的電流和電壓,滿足各種不同場合的需求。
儲能顆粒以鋁離子為主要電荷儲存單元,在正負極之間穿梭進行存放電操作,經過羅平設計的特殊分子結構,可以實現出來的儲能效果達到每千克一萬瓦時,遠超當前所有電池,也超過了他自己的預料。
這也意味著同樣的質量,當前的智慧機器人可以儲存四十多倍的電能,一次充滿電,按照最高強度運動二十多個小時。
大多數情況下,機器人也不需要長時間保持高強度運動,他們還可以自行吸收空氣中的能量,這意味著他們可以擁更長的續航時間。
有了高效的能量獲取和儲存方式,加上奈米級機器人和微型工廠,羅平可以開發製造更多新型材料,透過不同形態的機器人合理搭配,他就能做到很多以前做不到的事情。
比如純電驅動的飛行器,更高效的隧道掘進裝置,或許可以直接挖出一條隧道通到銅鐵礦,不需要繞路幾百公里。
吸能顆粒和儲能顆粒的主要元素碳、矽、氧、鋁就是岩石中的主要成分,基地周圍山體中,最不缺乏的就是這些元素,可以說取之不盡用之不竭。
都不需要單獨開礦,只要有充足的電能,就能不斷製造微型工廠和微型機器人,近乎零成本的生產吸能分子和儲能顆粒。
當下欠缺的就是微型工廠和微型機器人的數量,只有達到一定的數量,才能由量變引發質變,對宏觀世界產生實質性改變。
當然,這些還只是設想,羅平從六月中旬到達基地,幾個月的時間才製造出第一批穩定運轉的微型工廠和機器人。
這些微型工廠和機器人要擴充套件到足夠的數量才能發揮威力,這個成長期需要多長時間還不確定,他將注意力轉到了其他的方向。
十月份基地外面的區域已經入冬,因為這裡實在沒什麼工作,羅平讓原先留守的幾個人也返回了日喀則,基地只剩了他一個人,必要的裝置維護和安防都被智慧機器人接管。
羅平一個人消耗有限,基地又有足夠的物資儲備,理論上夠他消耗幾年時間了,於是跟日喀則的分公司約定,需要的時候再聯絡運送物資。
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