微型机器人,微型工厂的制造并不是一帆风顺,就好像人类机床和工厂的进化史一样,在测试和使用中不断修改,直到达成满意效果。
开始阶段罗平的要求也不高,制造的第一批微型工厂和机器人能自行运转,不需要他手搓就行了。
微型工厂运转起来,只要外部提供能量和原材料,就可以持续不断的生产,也会像细胞那样,优先用制造的材料进行自我复制,不断扩充产能,直到微型工厂和机器人达到设定数量,才会转入正式生产阶段。
到这时候,罗平就能从苦力状态解脱出来,转向其他方面的研究。
改造身体的溶酶体细胞器,他用了三个多月的时间,微型机器人一切从零开始,当然没那么容易做出来。
没有参照物,凭想象的做出来,各种问题当然会频繁出现,组装的分子结构错误,粒子选取错误,生产中途故障卡住,机器人自身某种原因解体等等,在不断的错误改进中一点点完善构造设计。
微型机器人的原材料主要有硅、碳、铝、氧四种常见元素,产出的第一种物质是硅和碳元素的混合物,微观构造与当下热门的新一代半导体材料碳化硅很相似,只是结构更加复杂,功能更奇妙。
这种碳硅混合物罗平命名为碳硅吸能分子,主要功能和他体内的吸能分子差不多,可以吸收太阳光中的能量,也可以吸收周围环境中传导的热能,只是这种分子结构更简单,吸收效率也更高,温度适应范围也远超细胞内的吸能分子。
硅原子的自有特性使其可以吸收太阳光携带的大部分能量,外层电子吸收后能级跃迁变成自由电子,就是所谓的电能,这些电子能量如果不被转移很快就会通过热能扩散掉。
硅基光伏板的工作原理,就是利用内置的pN节构造分离正负电荷,收集吸收光能产生的自由电子,通过导线将其中能量集中存储,转换成可用的电能,这种转换和传导的效率通常只有百分之二十上下。
罗平通过微型机器人制造出来的碳硅吸能分子也是相似的原理,只不过他是以碳原子形成导电通道收集自由电子,这种分子结构是直径不足一百纳米的颗粒,可以在物体表面密集分布,每一个颗粒都是单独的吸能单元,能量吸收效率更高。
在电场作用下,碳硅吸能分子可以通过外层碳原子紧紧结合在导体表面,将颗粒吸收的能量转换为电能传导出去。
微型工厂合成的第二种物质,就是硅、碳、铝、氧四种元素混合构造的储能颗粒,每一个颗粒长度都不超过一微米,相当于一个微型的储能电池,具备独立充放电功能。
储能颗粒有独立的结构,外层包覆碳硅吸能分子,可以吸收中红外线以上多波段的电磁波能量自行充能,也可以通过外部电场进行充能。
足够数量的储能颗粒集合在一起,理论上能在任意的环境温度下保持结构稳定,进行持续的充放电工作,只要环境温度高于零摄氏度以上,就可以自行充能。
这些储能颗粒可以串联、并联组合成不同形态,输出不同的电流和电压,满足各种不同场合的需求。
储能颗粒以铝离子为主要电荷存储单元,在正负极之间穿梭进行存放电操作,经过罗平设计的特殊分子结构,可以实现出来的储能效果达到每千克一万瓦时,远超当前所有电池,也超过了他自己的预料。
这也意味着同样的质量,当前的智能机器人可以储存四十多倍的电能,一次充满电,按照最高强度运动二十多个小时。
大多数情况下,机器人也不需要长时间保持高强度运动,他们还可以自行吸收空气中的能量,这意味着他们可以拥更长的续航时间。
有了高效的能量获取和储存方式,加上纳米级机器人和微型工厂,罗平可以开发制造更多新型材料,通过不同形态的机器人合理搭配,他就能做到很多以前做不到的事情。
比如纯电驱动的飞行器,更高效的隧道掘进装置,或许可以直接挖出一条隧道通到铜铁矿,不需要绕路几百公里。
吸能颗粒和储能颗粒的主要元素碳、硅、氧、铝就是岩石中的主要成分,基地周围山体中,最不缺乏的就是这些元素,可以说取之不尽用之不竭。
都不需要单独开矿,只要有充足的电能,就能不断制造微型工厂和微型机器人,近乎零成本的生产吸能分子和储能颗粒。
当下欠缺的就是微型工厂和微型机器人的数量,只有达到一定的数量,才能由量变引发质变,对宏观世界产生实质性改变。
当然,这些还只是设想,罗平从六月中旬到达基地,几个月的时间才制造出第一批稳定运转的微型工厂和机器人。
这些微型工厂和机器人要扩展到足够的数量才能发挥威力,这个成长期需要多长时间还不确定,他将注意力转到了其他的方向。
十月份基地外面的区域已经入冬,因为这里实在没什么工作,罗平让原先留守的几个人也返回了日喀则,基地只剩了他一个人,必要的设备维护和安防都被智能机器人接管。
罗平一个人消耗有限,基地又有足够的物资储备,理论上够他消耗几年时间了,于是跟日喀则的分公司约定,需要的时候再联系运送物资。
冬季很多地方积雪结冰,运输起来很困难,危险性倍增,基地人员撤出,停止补给,可以让分公司全力支持矿山那边的建设。
因为打算研制微型工厂制造新型电池,罗平没有暂停了机器人的组装,只在前面两个月组装了一百多台进行简单培训,后来派去了矿山那边。
正式开采前要建设矿区内外道路,确定采场、选矿厂、废石场、尾矿库、办公区的位置,进行必要的基础建设,还要有必要的储水供水设施,输变电设施,基建工程量并不比基地这边小。
有了这一百多台智能机器人参与,分公司原有的队伍不需要扩充,就能实现几倍的建设效率,不过矿山的具体建设,就不是罗平操心的事情了。
等待微型工厂和微型机器人自我复制的时间里,罗平把早先机器鹰、机器牦牛的设计翻了出来。
东皖制造的几只机器鹰给了李斌他们去测试,因为自发电系统效率不高,通讯能力也不行,罗平对那批机器鹰的结构不太满意,正好借这个时间修改完善一下,重新制造一批出来。
机器牦牛是他很早就有的构想,现在有了高容量的储能颗粒,搭配自发电能力,可以让机器牦牛不需要外部充电,就能有近乎永久的续航,可以做高原运输工具,也可以看家护院放牧真牦牛,效果简直完美。
有了微型机器人,还有未来的各种新型纳米结构材料,原有设计和制造方式会有很大变动,也要做很多取舍,每样改变都需要重新设计评估,也需要一定的时间适应。
罗平刚从一项工作里面抽身,很快又投入另一项工作里面。