领悟到提取金属的新法术后,罗平最先实验的不是黄金,而是比黄金更重要的钽、铌、钨、铪几种金属,这几种金属都有过两千度的熔点,合金都有强的常温耐腐蚀特性,上千度高温还能保持机械性能,是他心里做门窗和承重件的最佳材料。
钢铁部件虽然强度高,但是常温抗氧化和耐腐蚀性太差,要不了一千年就会朽烂,有更好的材料可选,他就有些看不上了。
钽铌合金在这方面优势明显,唯一的缺点就是材料难得,现在这个问题解决了。
罗平对这些金属材料的认知都是来自网络,他本人基本都没接触过,材料配比也不清楚,现在有了材料少不了进行实验。
这些合金不像玄武岩花岗岩那么常见,耐久性经历过千万年的检验,他也要进行高温性能验证,符合他的期待才能使用。
很多材料某些方面性能突出,但都有不明显的短板,各方面完美的材料基本不存在。
高强度就不可避免高脆性,高密度可能就不耐风化,耐腐蚀不一定抗氧化,常温性能突出,可能温度稍微增加,抗氧化能力就会急剧降低。
被他给予厚望的钽铌合金也是一样,各方面性能都很优异,抗拉抗压强度是玄武岩几倍,耐腐蚀耐高温,唯一短板就是四百度以上抗氧化能力迅降低。
这里的气温虽然难以达到这个温度,可是在千年的尺度上,闪电和森林火灾难以避免,一场大火被迅氧化,性能不可逆损失,这一个缺点就比不上玄武岩了。
材料可以用在室内等火灾可能性比较低的区域,外面裸露地方就不太合适了,还得实验其他复合材料。
房子一点点长高的同时,罗平也没有停止思考,力学性能方面很多金属可以碾压石头,但是综合性能方面,能过致密玄武岩的合金真的罕见,总是有一两项短板。
罗平的共振提取能力当然不限于单一金属元素,其他类型的元素同样可以提取,结构简单的化合物颗粒也能快提取,只不过难度与质量和结构复杂度成正比,这也是他需要锻炼增强的地方。
如果他能随意召唤多种元素组成的复杂物体,也就相当于有了一种特殊的储物空间,可以存储和提取形态几乎完全相同的宏观物体,只是提取的物体与存储的物体本质上没关系了,他只是提取相同的粒子重组了一个相似物体。
工具材料类普通物体差别不大,有特殊意义的物体就不能用这种方法存储了,至于更精密的电子产品,对罗平来说还有难度,他可以重组手机的硬件,没法还原芯片内的信息。
这种特殊的存储方法不是他当前研究重点,很快又转移到特种材料的研究上。
除了稀有金属合金以外,以性能着称的复合材料成为他的实验目标,碳化硅、氧化铝、氧化锆、石墨烯、碳纳米管、氮化硅、氮化硼等等,同一种分子材料,不同的晶体结构,不同的相位,线性还是网状组织,都能表现出很大的性能差异。
碳原子单层排布就是石墨烯,石墨烯卷起来就是碳纳米管,卷起的角度不同还能展现隔热、导电等不同特性,碳纳米管机械强度甚至能远最强合金,抗腐蚀耐氧化,两千度高温依然保持性能,可惜仍然有钽铌合金相似的缺点,六百度以上快氧化,在富氧的地球上这一点很致命,不适合做建材,被罗平最先淘汰。
很多材料都是特种陶瓷,抗拉和抗压能力远玄武岩,耐高温耐腐蚀性能优良,都具备高温抗氧化能力,主要缺点就是高硬度和高脆性共生,耐冲击性能差一些。
有人把陶瓷拉丝做成纤维编织物,或者做成三维网状气凝胶,牺牲刚性后又能具备很好的柔韧性和弹性,仍然能保持原有大部分特性。
经过反复对比后,罗平选定了氧化铝和碳化硅作为玄武岩之外最主要的建筑材料。
其中阿尔法相氧化铝本身就是稳定氧化物,不会再氧化,各方面性能突出,抗压抗拉强度远玄武岩,能在一千两百度高温依然保持性能,唯一略显不足的就是某些强酸强碱抵抗性差点,也已经强过岩石,还有脆性稍高的弱点,结合同材质的氧化铝纤维可以弥补。
碳化硅机械性能、高温性能、耐腐蚀性能,都强于氧化铝,唯一短板还是高温氧化,过八百度易氧化,在地球上是无法忽视的缺点,可以结合氧化铝使用,互相取长补短。
两种材料做大厦悬空部位承重梁主体,高纯氧化铝是刚玉的主要成分,本身还可以具备强透光性,能作为窗户玻璃和墙壁装饰面。
这两种材料在地球上都有极大储量,氧、硅、铝是地球排名前三的元素,也是各种岩石中最不可或缺的主要成分,碳元素在地表更加常见,一切生命形态都离不开碳,罗平提取起来更加容易。
除了刚开始在微观状态下合成样品费了一点功夫,后续几乎是要多少有多少,都是不含杂质的高纯材料。
致密材料用来承重,多孔材料用来保温隔热,柔性纤维用来填充伸缩缝隙,互相组合下来,能满足建房几乎所有建材需求。
有了满意的建筑材料后,房子的建设陡然度加快,每天可以长高一米。
材料提取和加工成本几乎为零,只需要罗平消耗意念能量和时间,而这两样对他来说几乎等于无限,自然就可以疯狂堆料,他仍然没有放弃玄武岩作为主体,只不过是降低了使用比例。
氧化铝和碳化硅密度比致密玄武岩高三成多,抗压强度翻了六七倍,抗拉强度更是增加三十多倍,整体用料可以降低三成,房子重量降低,强度提升,内部空间更大。
单一材料建筑遇到极端状况容易垮塌,三种材料互相支撑,可以应对更多复杂环境。
经过几个月的忙碌,到达这个时空一年后,罗平终于完成建设,有了一栋完全由他一个人设计和施工的房子。
这栋高度一百米的大厦占地三千平米,整体呈长方形布局,南北跨度五十米,东西宽度六十米,内部分为二十层,可容纳一千人居住生活。
大厦中央保留二十米椭圆空间,通过散射原理将阳光引入下层,为所有房间提供自然光照明。
动力系统除了外面的水车风车接替将水抽到最高层以外,罗平在大厦内部引入了来自地底的地热能。
数十条直通地下万米深的密闭管道源源不断的抽取地热能,通过合理的管道布局到各层房间,温度低的时候能自动供暖,一年四季可以用来烧水做饭,可以抽取浅层地下水过滤使用,驱动大厦内部空气循环,维持内部冬暖夏凉的气温。
整栋大厦虽然没有电能,却有内外两套动力系统,外面水车风车辅助,内部地热为主要动力,只要地球不爆炸,理论上地底热源就一直可用。
反倒是外面需要一直转动的水车和风车,罗平不确定能运行多久,尽管采用了耐磨的陶瓷轴承,终究会有磨损,能不能坚持一百年他都没把握,感觉开始这个设计有点想当然了。
既然已经设计了,他还是把水车和风车做了出来,顺便当做实验,看看这几种特殊陶瓷构件磨损寿命可以有多长。
水车直径一百二十米,宽度十米,取水深度五米,转轮总重量过三千吨,只靠水流驱动动力有些不足,罗平又在旁边建了两个竖轮风车,用来做动力补充,水车转慢的时候自动耦合,水车转快的时候自动分离。
风车水车基座同样用高纯度氧化铝建在河岸边,只不过主体结构扇叶大量使用柔韧性更强的碳化硅纤维,搭配氧化铝传动轴,碳化硅齿轮,氮化硅轴承,用于将水传送到大厦储水池,多余的水灌溉东边的苹果园。
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