栗亞波的猜測,算是一個分子動力學,乃至於整個微觀物理領域比較常見的現象。
由於無規則熱運動的存在,單個分子在極短時間內的運動特性是無法精確預測的。
但當大量分子組成宏觀物質之後,就有了相對穩定的表觀物理特征。
就比如剛才常浩南提到過的分子模擬。
如果隻針對一個或者十個分子,研究它或者它們在下一個晶格弛豫時間內的動作,那就算整個過程完全正確,結果也大概率跟實驗結果風馬牛不相及。
但如果把研究對象的規模和研究時間的數量級都提高一些,那即便在定量層麵上還是非常離譜,往往還是能在定性層麵上起到指導作用的。
不過,具體到剛剛二人探討的這個現象上麵,這種解釋似乎有點牽強。
因為10ms,對於分子運動來說,已經是一個相當漫長的“宏觀時間”了,加上研究對象也是表麵附近的多層分子,應該足夠把布朗運動帶來的誤差給抵消掉。
想到這裡,常浩南重新放下了已經拎起來的公文包,回到栗亞波身後:
“我來看一下模擬結果。”
這年頭的普通PC運行速度有限,要想打開TORCH Multiphysics或者Materials Studio這類複雜程度比較高、甚至還帶有圖形界麵的數值計算軟件且得等一段時間。
好在栗亞波雖然進實驗室的時間不長,但習慣很好,有每次工作結束之後整理數據的習慣。
所以很快,一份Excel數據表就呈現在了常浩南眼前。
甚至在關鍵位置還有模擬結果的截圖。
“感覺……10ms的結果也不是完全沒規律啊……”
常浩南看著眼前密密麻麻的表格,覺得好像並沒有自己想的那麼誇張,於是問道:
“你有沒有試過更短的照射時間,比如1ms的情況?”
“嗯……在軟件上麵試過。”
栗亞波說著點進了Excel文件的另一個工作表中:
“不過沒辦法進行實驗對照,所以不能算是有效數據。”
“我們這台設備是連續激光源,不支持單次小於10ms的輻照時間,說明書上說如果設定值小於5,那時間誤差會變大,而且會對激光器造成不必要的高負荷。”
“另外,根據我之前搜集到的文獻來看,2ms或者更低的激光照射就沒辦法對CFRP板產生足夠的導熱效果了,根本實現不了有效加工。”
常浩南沒有馬上回答,而是又依序點進了另外幾個工作表。
發現果然在1000ms或者更長時間的模擬中,結果已經和實驗數據擬合的相當不錯。
當然,是物理學意義上的“不錯”。
在分子物理中,R^2值能到0.8就已經可以燒高香了,至於9開頭,甚至是幾個9的那種結果,屬於做夢都不敢想的內容。
總之,至少在熱加工方麵,數值計算的精度已經比常浩南此前估計的好很多了。
那10ms和100ms的誤差突然變大,或許可以解釋為……
當高能射線照射到材料表麵時,除了熱效應之外,還有另外一種機理在同時對材料產生去除效果。
如果照射時間比較長,足夠碳纖維將熱量傳導到內部,那麼呈現在宏觀層麵上的效果就是以熱效應為主。
所以數值計算的結果擬合良好。
而當照射時間很短的時候,熱效應還來不及體現,或者來不及充分體現出來,這樣此消彼長之下,另外一種機理的效果就體現了出來。
導致根據單純熱效應進行擬合的數值計算結果開始出現偏差。
而時間越短,熱效應的成分越少,擬合結果也就越差。
合理。
非常合理。
這也是數值計算方法最主要的一個弱點。
對於原理是黑盒,或者雖然不是黑盒,但存在多種機理相互影響,又沒有一種作為主導的過程毫無辦法。
那麼,接下來的工作就是要找到這種跟熱效應同時存在的機理。
而考慮到其在10ms量級的極短時間內就能呈現出效果,常浩南大膽推測,它很可能是一種真正意義上的瞬發作用。
也就是在每次高能射線照射在材料表麵的一瞬間產生一次作用,而跟後續的照射時間無關……
“那這得搞台新設備才行啊……”
常浩南把目光投向不遠處之外的那台連續激光加工設備。
已知電子對晶格的弛豫時間大概是皮秒(10^-12秒)量級。
那麼要在熱效應體現出明顯效果之前,單獨觀測那種新的機理,最差也需要一種周期在納秒以下的脈衝激光器……
而考慮到實驗速度的話,最好是皮秒甚至是飛秒——
之前栗亞波也已經說過,根據過往研究,2ms以下的連續激光加工效果很差。
那就是說這種新機理的單次作用效果很差。
需要次數來堆。
而在相同時間內,皮秒激光的輻照次數將是2ms激光的5億倍……
……
大概過了十幾分鐘。常浩南總算是從自己的思緒中走出來。
然後就聽到旁邊一個略顯驚慌的聲音:
“老師,老師?”
是栗亞波。