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第二百一十九章 化学的本质

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  “我们的实验数据表明,碳酸乙烯的含量,和负极的析锂现象,有着直接的正相关关系!”

  “简单来说,电解质里加的碳酸乙烯越多,负极那边析出锂金属的速度就越快,锂枝晶就长得越欢实,电池就越容易短路爆炸。”

  陈林微微点头,顺着他的思路说道:“那减少它的含量不就行了?”

  “问题就在这儿啊!”旁边的卢仲骐教授忍不住插了一句嘴,叹了口气,“我们也试过降低碳酸乙烯的含量,析锂速度确实慢下来了,但是电池的离子电导率也跟着跳水,低温性能更是惨不忍睹。”

  “这就好比是……”卢教授想了个比喻,“你想让马儿跑,又不给马儿吃草,这马儿能跑得动吗?”

  唐学兵接着说道:

  “所以,我们现在的思路是——寻找一种新的添加剂。”

  “这种添加剂,要能像‘抑制剂’一样,在不影响电池综合性能的前提下,精准地控制碳酸乙烯引发的析锂反应。”

  说到这里,唐学兵无奈地摊了摊手。

  “可是,陈教授,你也知道,化学这东西,有时候就是个‘玄学’。”

  “我们要想从成千上万种化合物里,把这个最合适的添加剂找出来,如果光靠咱们在实验室里这一瓶一瓶地试,这‘试错法’搞下去,运气好几个月,运气不好,一两年都未必能有个结果。”

  “咱们等得起,国家的战略窗口期等不起啊!”

  唐学兵的目光灼灼地看着陈林,仿佛看着救命稻草。

  “所以,我就想到了你!”

  “我想借助你的数学能力,把这个最合适的添加剂,给它‘算’出来!”

  陈林听到这里,眉毛微微一挑。

  “算出来?”

  “对!就是算出来!”

  唐学兵越说越兴奋,那种材料学专家的狂热劲儿又上来了。

  “陈教授,很多人觉得化学和数学隔得远,其实那是外行看热闹!”

  “在课本上,化学反应是一行行枯燥的公式变换;在实验室里,是烧杯试管里的瓶瓶罐罐。”

  “但是!”

  唐学兵猛地加重了语气,手指用力地点在桌面上。

  “如果咱们往微观了看,往本质了看,所有的化学反应,归根结底,就是旧化学键的断裂,和新化学键的形成!”

  “氧化还原反应,本质是原子核外电子的得失,原子结构变了;复分解反应,本质是原子的重新排列组合。”

  “而这背后更深层的本质,是什么?”

  唐学兵自问自答,眼神发亮:“是电子云的流动!是能量的交换!”

  “我们要判断一个反应能不能发生、怎么发生,看的是什么?热力学、动力学、焓变、熵变、Gibbs自由能、活化能……”

  唐学兵一口气报出了一连串的专业术语,听得旁边的颜霖学姐一脸崇拜,也听得陈林……虽然有点晕,但大受震撼。

  “如果咱们顺着化学的解释链一直往回溯,最终,所有的自然科学问题,都会归结到物理学上。”

  “物理学,才是自然科学的基石。”

  唐学兵说到这里,忽然嘿嘿一笑,看着陈林说道:

  “当然,咱们都知道,数学虽然不是自然学科,但它是描述自然学科的语言!”

  “既然化学的本质是物理,是电子运动,是能量变化,那它就一定能用数学来描述!”

  “比如化学反应速率,那就是微积分方程;电子结构和反应机制,那就是波函数、群论;至于分子层面的运动规律,那就是分子动力学模拟,也就是一大堆的微积分、概率统计和优化算法!”

  唐学兵一口气说了这么多,最后做了一个总结性的发言:

  “所以,陈教授,从理论上来说,只要我们已知了反应材料的所有信息和边界条件,我们完全可以跳过漫长的实验步骤,直接用数学,去模拟整个反应的全过程!”

  “我们要做的,不是大海捞针,而是按图索骥!”

  陈林听完这番话,心里不由得暗暗点头。

  这唐教授,能当上科大的博导,确实是有两把刷子的。

  这一套“计算材料学”的理论,逻辑闭环,无懈可击。

  而且,这和陈林之前在AI大模型上用数学推导去优化神经网络架构的思路,有着异曲同工之妙。

  “唐教授,道理我都懂了。”

  陈林身子微微前倾,脸上带着那标志性的、自信而从容的微笑。

  “那么,您这边,应该已经帮我把抽象总结工作做好了吧?”

  虽然他现在的知识储备比以前强多了,但毕竟不是化学专业的,要是真让他对着一堆化学方程式去建摸,那也得抓瞎。

  “那是必须的!”

  唐学兵早有准备,他像是变魔术一样,从文件袋的最底层,抽出了一沓早就整理好的A4纸,双手递到了陈林面前。

  “陈教授,咱们这次可是下了功夫的,集合了科大物理系和数学系好几个老同志的智慧,才把这个问题给你抽象成了纯粹的数学问题!”

  陈林接过那沓纸,低头看去。

  只见纸上没有任何化学符号,也没有什么苯环、碳链。

  取而代之的,是密密麻麻的、让人眼花缭乱的数学公式。

  薛定谔方程的变体……

  高维势能面的拓扑结构分析……

  非线性偏微分方程组的特征值求解……

  以及一个极其复杂的、涉及到多目标优化的泛函极值问题。

  在这一瞬间,陈林体内的【小小数学家】称号瞬间被激活了。

  原本那些枯燥的符号,在他的眼中,仿佛活了过来,开始自动地排列、组合、演变。

  这就是一个在超高维空间内,寻找能量最低点的几何问题!

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