第354章 第一个发明
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夜色渐浓，宿舍里的日光灯发出轻微的嗡嗡声。
林凡站在书桌前，面前整齐排列着几个烧杯、玻璃棒、一台小型电子秤，以及几瓶从实验室借来的化学试剂。他动作熟练得不像一个大二学生——称量、混合、搅拌，每一个步骤都精确而迅速。
“凡哥，你这是要搞化学实验？”张浩从上铺探出头，好奇地看着，“咱们宿舍楼可不让弄这些吧？”
“不会产生危险气体，也不会爆炸。”林凡头也不抬，“只是简单的溶液制备。”
他确实在遵守宿舍管理规定。这些试剂都是基础化学品：硝酸钠、高锰酸钾、双氧水，还有一小瓶浓硫酸——这是最难借到的，但陈景云教授特批了，条件是必须在通风橱里操作。林凡去理科楼的公共实验室完成了浓硫酸的稀释，现在使用的是已经稀释好的稀硫酸溶液。
石墨烯的制备方法有很多种，在这个世界的2010年，最主流的是“氧化还原法”：先用强氧化剂将石墨氧化成氧化石墨烯，再通过还原得到石墨烯。但这种方法制备的石墨烯缺陷多，导电性差。
林凡要用的方法更先进——至少在原来的世界，这要到2015年左右才被广泛采用。
“液相剥离法。”
他轻声自语，将称量好的石墨粉加入混合溶液中。石墨粉很便宜，是从学校的材料实验室拿的，纯度99.9%，足够了。
关键在溶液配方。
林凡回忆着另一个世界帝国科学院材料研究所的成果：特定的表面活性剂与有机溶剂的组合，可以在液相中通过超声处理直接剥离出高质量的石墨烯片层，不需要强氧化剂，保持了石墨烯完整的晶格结构，导电性自然更好。
问题是，这个世界的表面活性剂种类有限。
他尝试了几种组合：十二烷基苯磺酸钠、吐温-80、还有从洗涤剂中提取的……效果都不理想。
直到他加入了一点维生素c。
准确说，是抗坏血酸。
“凡哥，你这瓶瓶罐罐的，到底在做什么啊？”张浩忍不住爬下床，凑近看。
“一种新材料。”林凡简短地回答。
他将混合溶液转移到超声波清洗器中——这是他从物理实验室借的，说要做“材料分散实验”。打开开关，40khz的超声波在溶液中产生空化效应，剧烈的微射流冲击着石墨颗粒。
时间一分一秒过去。
半小时后，林凡关闭超声波清洗器。溶液变成了均匀的灰黑色悬浊液。
他取出一小滴，滴在玻璃片上，用实验室借来的简易光学显微镜观察——倍数不够，看不清纳米结构，但能看到悬浮的微小颗粒分布均匀。
“成了？”
林凡心里也没底。他需要更精确的检测设备，但那些都需要在专业实验室里进行。
他取出准备好的铜箔——这是从电子工程实验室拿的废料，铜箔表面光滑平整。用胶头滴管吸取少量悬浊液，均匀涂覆在铜箔表面，然后用实验室的小型加热台在80c下干燥。
等待干燥的过程中，林凡在笔记本上快速记录：
“配方：石墨粉0.1g，十二烷基苯磺酸钠0.05g，抗坏血酸0.02g，Nmp溶液50mL，去离子水10mL。超声处理30min。”
“预期：单层或少层石墨烯悬浊液。”
“问题：Nmp（N-甲基吡咯烷酮）毒性较大，需寻找替代溶剂。”
干燥后的铜箔表面覆盖着一层薄薄的灰色膜。林凡小心地将其揭下——很薄，几乎透明，但韧性不错。
接下来是最关键的测试：导电性。
他从抽屉里拿出一个简易的测试装置：一节9V电池，一个电流表，两根导线，夹子是自己用回形针改装的。
将石墨烯薄膜夹在两个电极之间。
接通电路。
电流表的指针猛地跳动，指向一个超出预期的数值。
林凡调整了量程，重新测试。
他反复测试了三次，每次数值都稳定在同一水平。然后他取出一片实验室常用的导电铜箔作为对照，同样条件下测试。
比值大约是……120:1。
石墨烯薄膜的导电性是铜箔的120倍左右。
林凡深呼吸，关闭电路。
成功了。
虽然只是初步的、小规模的制备，虽然还需要更多的验证和优化，但基本原理和方向是正确的。这个方法制备的石墨烯，导电性确实远超现有的任何导电材料。
更重要的是——这个过程是可重复、可量产的。
没有使用昂贵的气相沉积设备，没有复杂的真空环境，只需要简单的化学试剂和超声处理。原料成本低廉，工艺简单，非常适合工业化生产。
宿舍门突然被敲响。
张浩打开门，是楼下的宿管阿姨。
“林凡在吗？楼下有人找，说是物理系的教授。”
陈景云教授？这么晚？
林凡迅速收拾好实验器材，将石墨烯薄膜小心地夹在笔记本中，下了楼。
楼下站着的不是陈景云，而是一个五十多岁、穿着朴素夹克的男人，戴着眼镜，手里拿着一个公文包。
“林凡同学？”对方伸出手，“我是刘建国，材料科学与工程系的。陈教授让我来看看你的……实验进展。”
林凡立刻明白了。陈景云虽然同意他进实验室，但还是要先看看他的真实水平。刘建国是材料系的实验中心主任，以严谨着称。
“刘老师好。我正好刚刚完成一个初步测试。”
“哦？能看看吗？”
林凡带刘建国来到一楼的公共休息区——这里晚上没什么人。他拿出那片石墨烯薄膜和简易测试装置。
“这是我自己制备的一种导电薄膜，”林凡解释，“主要成分是石墨烯。”
刘建国挑了挑眉，显然不太相信一个大二学生能做出真正的石墨烯。但他还是接过薄膜，对着灯光看了看：“很薄。透光性不错。”
“我测试了导电性。”林凡将测试过程演示了一遍。
当电流表指针跳动时，刘建国的表情变了。
“等等，你再测一次。”
林凡重复测试。
刘建国从公文包里拿出自己的万用表——教授出门带万用表，很符合他的身份。他亲自测试，反复验证，表情越来越严肃。
“导电率……确实非常高。你用什么方法制备的？”
“液相剥离法。我调整了表面活性剂和还原剂的配比，优化了剥离效率。”
“配方能给我看看吗？”
林凡犹豫了一秒，还是拿出了笔记本。
刘建国仔细阅读记录，手指在公式和数据上滑动：“抗坏血酸作为还原剂……有意思。Nmp毒性太大，但确实是最有效的剥离溶剂之一。你考虑过dmF（二甲基甲酰胺）吗？”
“考虑过，但dmF的剥离效率只有Nmp的60%左右，而且同样有毒。我正在寻找更环保的替代品。”
刘建国抬头看着林凡，眼神复杂：“这些知识……你从哪学的？”
“自学的。看了很多论文。”
“论文？”刘建国摇头，“目前公开的石墨烯研究论文，要么是氧化还原法，要么是机械剥离法，液相剥离的高质量石墨烯……国际上只有几个顶尖课题组在做，而且都处于保密阶段。你这个配方，比我知道的任何公开配方都要简洁高效。”
林凡没有回答。
刘建国也不追问，只是收好笔记本：“这个样品和配方，我要带回实验室详细分析。你没意见吧？”
“没有。但我希望如果验证成功，能有进一步研究的资源支持。”
“当然。”刘建国站起身，“如果这个数据是真的，林凡同学，你知不知道这意味着什么？”
“知道。一种低成本、高性能的导电材料，可以应用在柔性电子、储能器件、复合材料等无数领域。”
“不只是这些。”刘建国压低声音，“这种材料如果用在军事上——雷达吸波涂层、隐身材料、高灵敏度传感器……价值无法估量。”
他看着林凡：“你准备什么时候公开？”
“等我完成优化，申请专利之后。”
“明智。”刘建国点头，“明天来我实验室，我们详细讨论。需要什么设备、什么试剂，尽管提。”
送走刘建国，林凡回到宿舍时已经晚上十点多。
张浩还在等他：“凡哥，那教授找你干嘛？是不是你那个实验……”
“嗯。可能有点进展。”
“牛逼啊凡哥！”张浩兴奋地说，“你要是搞出什么大发明，别忘了兄弟我！”
林凡笑了笑，没说话。
他洗漱后躺到床上，却没有立刻入睡。
第一个发明。
或者说，第一个“复现”。
在另一个世界，他推动帝国科技发展时，也曾有过类似的时刻——当科学院第一次成功制备出高强度碳纤维，当工程师第一次让蒸汽机稳定运转，当数学家第一次推导出完整的微积分体系……
那种将知识转化为实际力量的满足感，时隔多年，再次涌上心头。
但这次不同。
这次他不是皇帝，没有至高无上的权力和无限的资源。他只是一个普通大学生，需要用智慧和能力，一步步争取机会和信任。
手机屏幕亮了一下。
新短信，来自那个熟悉又陌生的号码：
“冰岛的极光很美，但北极星始终在那个位置。observer”
林凡盯着这条信息。
北极星……指引方向。
对方在暗示什么？
他回复：“我需要一个坐标。”
几分钟后，回复来了：
“北纬39°54′27″，东经116°23′17″。明天下午三点。”
林凡查了一下坐标。
北京天文馆。
他关掉手机，闭上眼睛。
知识就是力量。
但知识需要方向。
而方向，往往来自更广阔的视野。
明天，他要去看看这个世界的星空。
以及那些观察星空的人。
夜色渐浓，宿舍里的日光灯发出轻微的嗡嗡声。
林凡站在书桌前，面前整齐排列着几个烧杯、玻璃棒、一台小型电子秤，以及几瓶从实验室借来的化学试剂。他动作熟练得不像一个大二学生——称量、混合、搅拌，每一个步骤都精确而迅速。
“凡哥，你这是要搞化学实验？”张浩从上铺探出头，好奇地看着，“咱们宿舍楼可不让弄这些吧？”
“不会产生危险气体，也不会爆炸。”林凡头也不抬，“只是简单的溶液制备。”
他确实在遵守宿舍管理规定。这些试剂都是基础化学品：硝酸钠、高锰酸钾、双氧水，还有一小瓶浓硫酸——这是最难借到的，但陈景云教授特批了，条件是必须在通风橱里操作。林凡去理科楼的公共实验室完成了浓硫酸的稀释，现在使用的是已经稀释好的稀硫酸溶液。
石墨烯的制备方法有很多种，在这个世界的2010年，最主流的是“氧化还原法”：先用强氧化剂将石墨氧化成氧化石墨烯，再通过还原得到石墨烯。但这种方法制备的石墨烯缺陷多，导电性差。
林凡要用的方法更先进——至少在原来的世界，这要到2015年左右才被广泛采用。
“液相剥离法。”
他轻声自语，将称量好的石墨粉加入混合溶液中。石墨粉很便宜，是从学校的材料实验室拿的，纯度99.9%，足够了。
关键在溶液配方。
林凡回忆着另一个世界帝国科学院材料研究所的成果：特定的表面活性剂与有机溶剂的组合，可以在液相中通过超声处理直接剥离出高质量的石墨烯片层，不需要强氧化剂，保持了石墨烯完整的晶格结构，导电性自然更好。
问题是，这个世界的表面活性剂种类有限。
他尝试了几种组合：十二烷基苯磺酸钠、吐温-80、还有从洗涤剂中提取的……效果都不理想。
直到他加入了一点维生素c。
准确说，是抗坏血酸。
“凡哥，你这瓶瓶罐罐的，到底在做什么啊？”张浩忍不住爬下床，凑近看。
“一种新材料。”林凡简短地回答。
他将混合溶液转移到超声波清洗器中——这是他从物理实验室借的，说要做“材料分散实验”。打开开关，40khz的超声波在溶液中产生空化效应，剧烈的微射流冲击着石墨颗粒。
时间一分一秒过去。
半小时后，林凡关闭超声波清洗器。溶液变成了均匀的灰黑色悬浊液。
他取出一小滴，滴在玻璃片上，用实验室借来的简易光学显微镜观察——倍数不够，看不清纳米结构，但能看到悬浮的微小颗粒分布均匀。
“成了？”
林凡心里也没底。他需要更精确的检测设备，但那些都需要在专业实验室里进行。
他取出准备好的铜箔——这是从电子工程实验室拿的废料，铜箔表面光滑平整。用胶头滴管吸取少量悬浊液，均匀涂覆在铜箔表面，然后用实验室的小型加热台在80c下干燥。
等待干燥的过程中，林凡在笔记本上快速记录：
“配方：石墨粉0.1g，十二烷基苯磺酸钠0.05g，抗坏血酸0.02g，Nmp溶液50mL，去离子水10mL。超声处理30min。”
“预期：单层或少层石墨烯悬浊液。”
“问题：Nmp（N-甲基吡咯烷酮）毒性较大，需寻找替代溶剂。”
干燥后的铜箔表面覆盖着一层薄薄的灰色膜。林凡小心地将其揭下——很薄，几乎透明，但韧性不错。
接下来是最关键的测试：导电性。
他从抽屉里拿出一个简易的测试装置：一节9V电池，一个电流表，两根导线，夹子是自己用回形针改装的。
将石墨烯薄膜夹在两个电极之间。
接通电路。
电流表的指针猛地跳动，指向一个超出预期的数值。
林凡调整了量程，重新测试。
他反复测试了三次，每次数值都稳定在同一水平。然后他取出一片实验室常用的导电铜箔作为对照，同样条件下测试。
比值大约是……120:1。
石墨烯薄膜的导电性是铜箔的120倍左右。
林凡深呼吸，关闭电路。
成功了。
虽然只是初步的、小规模的制备，虽然还需要更多的验证和优化，但基本原理和方向是正确的。这个方法制备的石墨烯，导电性确实远超现有的任何导电材料。
更重要的是——这个过程是可重复、可量产的。
没有使用昂贵的气相沉积设备，没有复杂的真空环境，只需要简单的化学试剂和超声处理。原料成本低廉，工艺简单，非常适合工业化生产。
宿舍门突然被敲响。
张浩打开门，是楼下的宿管阿姨。
“林凡在吗？楼下有人找，说是物理系的教授。”
陈景云教授？这么晚？
林凡迅速收拾好实验器材，将石墨烯薄膜小心地夹在笔记本中，下了楼。
楼下站着的不是陈景云，而是一个五十多岁、穿着朴素夹克的男人，戴着眼镜，手里拿着一个公文包。
“林凡同学？”对方伸出手，“我是刘建国，材料科学与工程系的。陈教授让我来看看你的……实验进展。”
林凡立刻明白了。陈景云虽然同意他进实验室，但还是要先看看他的真实水平。刘建国是材料系的实验中心主任，以严谨着称。
“刘老师好。我正好刚刚完成一个初步测试。”
“哦？能看看吗？”
林凡带刘建国来到一楼的公共休息区——这里晚上没什么人。他拿出那片石墨烯薄膜和简易测试装置。
“这是我自己制备的一种导电薄膜，”林凡解释，“主要成分是石墨烯。”
刘建国挑了挑眉，显然不太相信一个大二学生能做出真正的石墨烯。但他还是接过薄膜，对着灯光看了看：“很薄。透光性不错。”
“我测试了导电性。”林凡将测试过程演示了一遍。
当电流表指针跳动时，刘建国的表情变了。
“等等，你再测一次。”
林凡重复测试。
刘建国从公文包里拿出自己的万用表——教授出门带万用表，很符合他的身份。他亲自测试，反复验证，表情越来越严肃。
“导电率……确实非常高。你用什么方法制备的？”
“液相剥离法。我调整了表面活性剂和还原剂的配比，优化了剥离效率。”
“配方能给我看看吗？”
林凡犹豫了一秒，还是拿出了笔记本。
刘建国仔细阅读记录，手指在公式和数据上滑动：“抗坏血酸作为还原剂……有意思。Nmp毒性太大，但确实是最有效的剥离溶剂之一。你考虑过dmF（二甲基甲酰胺）吗？”
“考虑过，但dmF的剥离效率只有Nmp的60%左右，而且同样有毒。我正在寻找更环保的替代品。”
刘建国抬头看着林凡，眼神复杂：“这些知识……你从哪学的？”
“自学的。看了很多论文。”
“论文？”刘建国摇头，“目前公开的石墨烯研究论文，要么是氧化还原法，要么是机械剥离法，液相剥离的高质量石墨烯……国际上只有几个顶尖课题组在做，而且都处于保密阶段。你这个配方，比我知道的任何公开配方都要简洁高效。”
林凡没有回答。
刘建国也不追问，只是收好笔记本：“这个样品和配方，我要带回实验室详细分析。你没意见吧？”
“没有。但我希望如果验证成功，能有进一步研究的资源支持。”
“当然。”刘建国站起身，“如果这个数据是真的，林凡同学，你知不知道这意味着什么？”
“知道。一种低成本、高性能的导电材料，可以应用在柔性电子、储能器件、复合材料等无数领域。”
“不只是这些。”刘建国压低声音，“这种材料如果用在军事上——雷达吸波涂层、隐身材料、高灵敏度传感器……价值无法估量。”
他看着林凡：“你准备什么时候公开？”
“等我完成优化，申请专利之后。”
“明智。”刘建国点头，“明天来我实验室，我们详细讨论。需要什么设备、什么试剂，尽管提。”
送走刘建国，林凡回到宿舍时已经晚上十点多。
张浩还在等他：“凡哥，那教授找你干嘛？是不是你那个实验……”
“嗯。可能有点进展。”
“牛逼啊凡哥！”张浩兴奋地说，“你要是搞出什么大发明，别忘了兄弟我！”
林凡笑了笑，没说话。
他洗漱后躺到床上，却没有立刻入睡。
第一个发明。
或者说，第一个“复现”。
在另一个世界，他推动帝国科技发展时，也曾有过类似的时刻——当科学院第一次成功制备出高强度碳纤维，当工程师第一次让蒸汽机稳定运转，当数学家第一次推导出完整的微积分体系……
那种将知识转化为实际力量的满足感，时隔多年，再次涌上心头。
但这次不同。
这次他不是皇帝，没有至高无上的权力和无限的资源。他只是一个普通大学生，需要用智慧和能力，一步步争取机会和信任。
手机屏幕亮了一下。
新短信，来自那个熟悉又陌生的号码：
“冰岛的极光很美，但北极星始终在那个位置。observer”
林凡盯着这条信息。
北极星……指引方向。
对方在暗示什么？
他回复：“我需要一个坐标。”
几分钟后，回复来了：
“北纬39°54′27″，东经116°23′17″。明天下午三点。”
林凡查了一下坐标。
北京天文馆。
他关掉手机，闭上眼睛。
知识就是力量。
但知识需要方向。
而方向，往往来自更广阔的视野。
明天，他要去看看这个世界的星空。
以及那些观察星空的人。