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哈工大的深秋,金黄的银杏叶铺满了校园小径。陈默(此时已是哈工大-中科院联合培养的直博生,导师挂靠在中科院某重点实验室)刚结束与“巡风”dESc项目组的激烈讨论,脸上带着一丝疲惫,但眼神依旧明亮。他婉拒了王浩“再去实验室盯会儿”的邀请,快步走向校门口——今天是妹妹陈雪放月假回家的日子,他答应了去车站接她。

刚出校门,一个穿着深蓝色中山装、精神矍铄的老者迎面走来,身边跟着一位年轻的助手。老者看到陈默,眼睛一亮,朗声笑道:“陈默同学?这么巧!正要去找你!”

陈默立刻认出来人,恭敬地行礼:“林教授!您好!” 这位正是他名义上的中科院挂名导师之一,林剑舟院士,国内船舶工程与结构力学泰斗,新一代国产航母论证委员会核心专家!林院士虽不直接指导陈默的日常研究(主要方向是动力和材料),但对这位“军工大摸底”的传奇学生极为关注,常以顾问身份给予支持。

“别客气,叫我林老师就行。”林院士笑容和蔼,拍了拍陈默的肩膀,“刚从‘巡风’那边过来?听说你们搞了个‘爆震助燃’的新花样?胆子不小啊!不过,年轻人就得有这股闯劲!” 他话锋一转,压低声音:“今天找你,是有个‘大家伙’的事,想听听你这‘材料魔术师’的意见。”

两人走到路旁的长椅坐下。林院士示意助手展开一份厚厚的、带着“绝密”字样的文件,翻开其中一页,是航母飞行甲板的局部结构图。

“小陈,咱们的‘大船’(指新一代国产航母),吨位和载机量都要上个大台阶。这甲板,”林院士的手指重重敲在图纸上,“是关键中的关键!要扛住几十吨重的舰载机成千上万次的冲击、摩擦、还有高温尾焰!现有的特种钢材方案,重量是个大包袱,而且抗疲劳和耐高温性能到了瓶颈。”

他目光灼灼地看着陈默:“你们‘青河’的t40碳纤维复合材料,在‘惊雷’发动机和‘火眼金睛’镜座上表现出的高强度、高韧性、耐高温和轻量化特性,让我们非常动心!论证会上有人大胆提出:能不能用t40复合材料,制造部分飞行甲板的支撑结构、甚至…某些非关键区域的甲板面板?”

陈默心头一震!航母甲板!这是真正的大国重器核心!他深吸一口气,没有立刻回答,而是仔细看着图纸和相关参数要求(抗压强度、抗冲击韧性、耐高温性、摩擦系数、长期海洋环境耐受性)。

“林老师,理论上,t40复合材料的比强度(强度\/密度)和比模量(刚度\/密度)远超顶级钢材,减重潜力巨大。其耐高温性能(惰性气氛下可长期耐受2000°c以上,短时更高) 应对舰载机尾焰没问题,优于钢材。抗疲劳性更是复合材料的天生优势。” 陈默条理清晰地分析。

“但是,”他话锋一转,指出关键难点,“海洋环境是最大挑战! 高盐高湿,t40的树脂基体长期浸泡可能存在老化、吸湿导致性能下降风险。摩擦系数和耐磨性需要特殊表面处理,要能经受住舰载机轮胎的反复碾压和钩索的剧烈摩擦。还有抗冲击性,极端情况下(如异物撞击),复合材料的损伤模式和可修复性与钢材不同。”

林院士听得连连点头:“问题抓得很准!这正是论证的焦点。所以,想请你这位‘材料主人翁’,从实际生产和技术角度评估:短期内,t40复合材料在航母甲板上的应用,能走多远?最有可能在哪些部件率先突破?需要哪些配套研究和验证?”

陈默沉思片刻:“林老师,我认为最稳妥也最易见效的切入点,是非直接承力但要求轻量化的支撑结构件,比如部分甲板下的桁架、轻型设备平台支架。这些地方环境相对温和,减重效益显着。至于甲板面板本身…” 他摇摇头,“涉及面太广,可靠性要求极高,需要大量的环境模拟试验(盐雾、湿热循环、紫外老化)、摩擦磨损试验、甚至实船搭载测试。短期内风险太大,但可以作为长远攻关方向。”

“好!务实!”林院士赞许道,“就按这个思路,你尽快组织‘青河’那边,提供一批适用于海洋环境的t40复合材料样件(带防护涂层)和相关性能数据(尤其是长期老化预测),我们安排专项环境考核和结构验证试验!只要支撑结构减重这条路走通了,就是重大突破!给咱们的‘大船’松松绑!”

两人又就材料细节和试验方案讨论了一会儿。临走前,林院士看着陈默略显疲惫的脸,关切地说:“小陈啊,国之重器重要,但身体和家人才是本钱。听说你妹妹今天回来?快去吧!搞科研是马拉松,别把自己绷太紧。”

告别林院士,陈默赶到车站时,陈雪乘坐的大巴刚好到站。十六岁的陈雪出落得亭亭玉立,扎着马尾辫,看到哥哥,开心地挥舞着手臂跑过来。

“哥!”陈雪扑进陈默怀里,随即又像想起什么,有些不好意思地退后半步,左手下意识地往身后藏了藏。

陈默敏锐地捕捉到了妹妹的小动作,轻轻拉过她的左手。只见小臂上缠着纱布,隐隐透出药味。“怎么回事?”陈默眉头立刻皱了起来。

“哎呀,没事啦!”陈雪赶紧解释,“就是上周体育课打排球,落地没站稳,用手撑了一下…轻微骨裂,医生打了石膏,说过两周就好!”

看着妹妹强装轻松却难掩痛楚的表情,陈默心疼又自责。自己整天扑在那些“大国重器”上,却忽略了身边最亲的人。

回到家,母亲李秀兰已经做了一桌子好菜。父亲陈建国也从“青河材料”厂赶了回来(现在他主要在厂里做顾问和技术传承,没那么忙了)。饭桌上,陈建国红光满面地讲着厂里新上的自动化生产线,李秀兰则不停地给陈默兄妹夹菜,唠叨着让陈默注意休息。温馨的气氛冲淡了陈默的疲惫。

饭后,陈雪在客厅小心翼翼地用右手写着作业,左手打着石膏放在桌上,行动很不方便。她想拿茶几上的水杯,试了几次,因为角度别扭,石膏磕在杯子上,差点把水打翻。

“哎呀!”陈雪轻呼一声。

陈默赶紧过去帮她拿稳水杯,看着妹妹笨拙的动作和微微蹙起的眉头,一个念头如同闪电般划过脑海——“仿生兽装控制器”!

当年为了让妹妹的布娃娃能“眨眼”、“吹风”,他捣鼓出了那个集成微型电机、温控风扇和简易控制器的“土装置”。其核心不就是微型驱动、环境感知(温控)和简单的动作控制吗?

“如果…能把这种微型化、集成化、带感知的技术…”陈默的目光落在妹妹打着石膏的手臂上,“…做成一款轻便、智能的‘外骨骼护臂’?不仅能保护伤处,还能通过传感器感知肌肉的发力意图(肌电信号),用微型电机提供辅助力量,帮助完成一些简单的动作?甚至…加入温控或震动功能,促进血液循环,加速康复?”

这个想法让他心跳加速!这不正是“兽装控制器”技术在现实中最直接、最温暖的应用吗?而且,其核心的微型驱动、生物信号感知、智能控制,也正是未来单兵外骨骼系统的技术基石!

说干就干!陈默立刻钻进自己在家里的旧书房(现在成了他的小型工作室和“童年博物馆”)。他翻箱倒柜,找出了那个落满灰尘的“兽装控制器”原型——一块比火柴盒略大的电路板,上面焊接着几个微型电机、一个小风扇、一个温度传感器和一个简易的8051单片机。

“虽然简陋,但原理都在!”陈默眼中闪烁着光芒。他立刻开始构思:

1. 功能定位: 辅助骨折\/肌肉损伤康复的智能护臂,核心功能:被动保护 + 肌电感知辅助驱动 + 温\/震理疗。

2. 技术分解:

结构: 轻质高强度材料(3d打印尼龙或碳纤维?成本!)做骨架和外壳,内衬柔软缓冲材料。

驱动: 微型高扭矩无刷电机(比当年的小电机强太多) + 精密减速器,驱动护腕或手指关节做有限度辅助运动。

感知:

肌电(EmG)传感器: 贴在手臂皮肤上,捕捉肌肉发力时的微弱电信号。这是核心难点!当年“脑波头套”就搞过生物电,有基础但精度要求更高。

姿态传感器(ImU): 监测手臂运动状态。

压力传感器: 感知接触或握持力度(安全保护)。

控制: 基于肌电信号模式识别(简单动作如屈腕、握拳)和预设程序,控制电机输出辅助力。复用并升级“脑波头套”的生物电识别算法。

理疗: 集成微型ptc加热片和微型振动马达,提供热敷和震动按摩。

能源: 小型可充电锂电池。

3. “土味”原则: 立足现有民用级器件和技术(降低成本,加速实用化),先实现核心辅助功能,再追求完美。

陈默立刻行动起来:

拆解了“兽装控制器”,研究其驱动电路和控制逻辑。

翻出“脑波头套”的电路和代码,研究肌电信号采集放大和简单模式识别。

联系李思远,请他帮忙优化肌电信号处理算法(降噪、特征提取)。

联系王浩和赵铁柱(电话):“王工,老赵!帮我搞点微型无刷电机和减速齿轮!还有,有没有轻便结实的材料做外壳?民用级的就行!我妹妹手伤了,想给她做个辅助护臂!”

陈雪得知哥哥的想法,眼睛亮晶晶的,充满了期待。

深夜,陈默的书房里灯火通明。桌上摊开着“兽装控制器”和“脑波头套”的残骸,电脑屏幕上显示着新的护臂结构草图和控制流程图。他已经初步搭起了肌电信号放大电路的雏形,正在调试。

妹妹陈雪轻轻推门进来,端着一杯热牛奶:“哥,别熬太晚了。”

陈默接过牛奶,看着妹妹还带着稚气却充满信任的脸庞,心中一暖。“小雪,再给哥几天时间,哥一定让你这只手‘聪明’起来!”

“嗯!我相信哥!”陈雪用力点头,看着桌上那些奇怪的零件和屏幕上的线条,虽然看不懂,但知道那是哥哥为自己努力的证明。

窗外,哈工大的夜色宁静。陈默喝了一口温热的牛奶,目光再次投向屏幕。大国重器的蓝图在研究院里铺展,而这份源于亲情的“小发明”,或许将在不经意间,为未来战士的钢铁身躯,注入第一缕仿生的灵动。从深蓝的航母甲板到妹妹纤细的手臂,“军工大摸底”的智慧与温情,在这寂静的夜晚,悄然流淌。

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