自他女儿生物课本上的单细胞藻类插图。
“水上社区”新型材料的研发过程宛如与物理法则的搏斗。在恒温恒湿实验室里,256组试样正在经历加速老化:盐雾箱模拟着热带海洋环境,液氮喷淋制造出极地低温,甚至有组样品被浸泡在ph值28的酸性溶液里。这些,都是根据南极冰盖下湖泊数据设置的极端条件。
监测ai突然发出提示音;“第37号样本存活了!”全组人围拢在扫描电镜前,看到蜂窝状复合材料在经历180天等效腐蚀后,表面竟生长出类珍珠质的自修复层。李墨飞兴奋地发现,这要归功于材料中添加的废弃贝壳粉——那些被海鲜市场丢弃的牡蛎壳,在纳米尺度上复现了生物矿化奇迹。
材料问题解决了,结构设计的挑战又接踵而至。刘宇团队在波浪池中搭建了1:100的浮筒模型,水流生成器正以南海十年一遇的浪涌参数进行测试。当第八个波浪周期来临时,传统圆柱形浮筒突然侧翻,而采用红树根系仿生结构的新模型却如太极推手般化解了巨浪的冲击。
李墨飞盯着运动捕捉系统传回的数据说:“重心偏移量可以控制在3以内!”“但铰接处的磨损率超标了。”他们发现,模仿人类膝关节的万向节结构虽然灵活,却无法承受长期的海浪冲击。
结果问题的解决方案最终来自一场意外。某天深夜值班的研究生误将润滑剂换成磁流变液,却发现浮筒在磁场控制下展现出惊人的自适应性。刘宇立即调整设计,在关节处植入电磁阻尼系统,这套装置不仅能实时调节刚度,还可通过海浪动能自发电。
“让建筑学会与海洋对话。”陈宇在项目日志里写道。此时的波浪池已升级为多场耦合实验舱,可同时模拟潮汐、风暴与洋流作用。当50米高的虚拟浪墙扑来时,浮筒群自动调整为梭形阵列,如同沙丁鱼群般通过集体行为削减阻力。
这是一个很好的结果,但此时,赵东浩又提出了更激进的构想:“为什么不引入拓扑优化算法?”他们让ai对浮筒结构进行亿万次迭代计算后,最终生成的结构既像珊瑚骨骼又类似宇宙分形,在保证强度的前提下将材料消耗降低了41。
“水上社区”的真正突破,发生在材料与结构的结合处。李墨飞受血管壁启发,在复合材料中