這種神奇材料，能讓飛機(jī)更安全著陸！

飛機(jī)是一種非常復(fù)雜的交通工具，它不僅個(gè)頭大、重量大，而且飛得很快。想要讓它安全著陸，需要飛機(jī)里很多零部件“密切合作”，其中非常關(guān)鍵的一個(gè)零部件就是剎車(chē)片。

飛機(jī)著陸，要在長(zhǎng)度有限的跑道上把速度降到零。這時(shí)，剎車(chē)片承受著巨大的摩擦力和因摩擦產(chǎn)生的大約為1000攝氏度的高溫，要是碰上雨雪、沙塵等天氣，它面臨的“考驗(yàn)”就更大了。

目前，碳/碳復(fù)合材料是當(dāng)之無(wú)愧的最佳選擇！

你可能覺(jué)得這個(gè)名字有些奇怪，為什么會(huì)有兩個(gè)“碳”字呢？是不是寫(xiě)錯(cuò)了？

沒(méi)有錯(cuò)。第一個(gè)“碳”指的是碳纖維，第二個(gè)“碳”指的是碳基體。它們組合成一個(gè)“團(tuán)隊(duì)”，不僅發(fā)揮著各自的優(yōu)勢(shì)，還能產(chǎn)生1+1>2的神奇效果。

如果把碳/碳復(fù)合材料比作鋼筋混凝土，那么碳纖維可以看作鋼筋，而碳基體則是黏結(jié)、保護(hù)碳纖維的混凝土。

碳/碳復(fù)合材料不僅“身體”輕盈，耐高溫，還有耐磨、強(qiáng)度高、“壽命”長(zhǎng)的獨(dú)特本領(lǐng)，跟同樣重量的其他材料比，它的承重能力也更優(yōu)異。因此，人們常把它用在航空航天等領(lǐng)域。我們的國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919上的剎車(chē)片就是用它做的。

不僅僅是飛機(jī)剎車(chē)片，載人飛船、火箭、導(dǎo)彈等飛行器，特別是未來(lái)的高速飛行器，更離不開(kāi)碳/碳復(fù)合材料。

飛行器在大氣層中飛行，會(huì)與大氣產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致飛行器表面溫度升高。如果以非?？斓乃俣仍诖髿鈱又酗w行，它的外表面與大氣的摩擦?xí)觿×遥瑥亩a(chǎn)生超過(guò)2000攝氏度的高溫。在這樣的溫度下，普通的材料很快就會(huì)熔化，甚至氣化，導(dǎo)致飛行器解體。

碳/碳復(fù)合材料是目前解決這個(gè)問(wèn)題不可或缺的選擇。因?yàn)樗诔邷叵?，不僅不會(huì)熔化，而且還能繼續(xù)保持它特有的優(yōu)異“本領(lǐng)”。告訴你，咱們的神舟系列載人飛船就用了它！

你知道嗎？碳/碳復(fù)合材料這么厲害，我國(guó)對(duì)它的研制卻曾是一片空白。

20世紀(jì)80年代，我國(guó)還只能從國(guó)外進(jìn)口飛機(jī)。飛機(jī)上的剎車(chē)片容易磨損，需要定期更換。然而，那時(shí)候我們沒(méi)有碳/碳復(fù)合材料制備技術(shù)，更無(wú)法生產(chǎn)這種剎車(chē)片，不得不花大價(jià)錢(qián)從國(guó)外購(gòu)買(mǎi)。

因?yàn)樘?碳復(fù)合材料具有獨(dú)特的優(yōu)異本領(lǐng)，各種火箭、導(dǎo)彈等都離不開(kāi)它，因此，外國(guó)限制它的出口。結(jié)果就是不僅我國(guó)剎車(chē)片買(mǎi)得了這次保不了下次，隨時(shí)面臨“斷供”，而且材料的制備技術(shù)，更是被嚴(yán)格封鎖。那時(shí)的中國(guó)，在這個(gè)領(lǐng)域處處受制于人。

這種狀況，揪著科學(xué)家黃伯云先生的心，他下定決心要做出有中國(guó)特色的碳/碳剎車(chē)材料。于是，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟了數(shù)十年的研究。

起初，沒(méi)有任何資料可以參考，只能摸著石頭過(guò)河，不斷嘗試。每實(shí)驗(yàn)一次的周期就長(zhǎng)達(dá)數(shù)月。在這期間，他們每隔幾十天就打開(kāi)爐門(mén)，取出樣品，檢測(cè)各種指標(biāo)，加工后又放進(jìn)爐子，焦急地等待結(jié)果。

夏天，他們所在的湖南長(zhǎng)沙經(jīng)常是將近40攝氏度的高溫，是一個(gè)名副其實(shí)的“火爐城市”。他們實(shí)驗(yàn)用的爐子，內(nèi)部溫度要超過(guò)1000攝氏度，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的溫度也常常高達(dá)50攝氏度，甚至更高。黃伯云帶著團(tuán)隊(duì)冒著酷熱堅(jiān)持研究，實(shí)在熱得受不了了，就到外面“涼快”一下。

然而，開(kāi)始的幾年，他們收獲的是一堆連他們自己都看不懂的黑色碳?jí)K，只能一次又一次地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)……

正在實(shí)驗(yàn)的緊要關(guān)頭，黃伯云病了，需要做手術(shù)。剛剛做完手術(shù)的他，顧不上休息，馬上趕回實(shí)驗(yàn)室。

就是這樣的拼搏，2000年9月，他們做出了自認(rèn)為不錯(cuò)的樣品。于是，滿懷期待地進(jìn)行模擬剎車(chē)試驗(yàn)，結(jié)果卻失敗了！整整12年，所有能想到的招數(shù)都用完了，大家無(wú)比沮喪。

黃伯云說(shuō)，那是一段“最黑暗、最痛苦的日子”。但他不能放棄，必須整理好心情，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)重新投入艱難的研究工作。

他對(duì)大家說(shuō)：“科學(xué)研究不可能沒(méi)有失敗，失敗并不可怕，關(guān)鍵是不能輕言放棄，要找到病癥，對(duì)癥下藥。這個(gè)項(xiàng)目我們一定要做好，就是拼著命，也要干成！”

在大家的努力下，一種效能好、成本低的高性能航空制動(dòng)材料—碳/碳復(fù)合材料終于在他們的手中誕生了，這道卡脖子的“枷鎖”終于被打開(kāi)了！

這塊世界材料領(lǐng)域的“硬骨頭”，在歷經(jīng)了20年的無(wú)數(shù)次實(shí)驗(yàn)后，終于被黃伯云團(tuán)隊(duì)印上了“中國(guó)”兩個(gè)字。他也因此入選“感動(dòng)中國(guó)?2005年度人物”！

今天，黃伯云團(tuán)隊(duì)還在尋求新的突破，他們研制出更加神奇的升級(jí)版碳/碳復(fù)合材料，使用溫度超過(guò)3000攝氏度。

生命不息，科研不止！神秘的碳/碳世界，期待著你去探索；更多神奇的材料，等待著你的創(chuàng)造和發(fā)明。

從現(xiàn)在起，加油吧！

供稿單位：重慶市產(chǎn)學(xué)研合作促進(jìn)會(huì)

作者：潘復(fù)生，中國(guó)工程院院士、重慶大學(xué)教授、重慶市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主席

審核專(zhuān)家：毛弋，重慶市科學(xué)傳播專(zhuān)家團(tuán)首席專(zhuān)家，重慶電子工程職業(yè)學(xué)院教授

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