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第187章 加法与减法

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寒风凛冽,无法吹散师生们心头的炽热。

两辆满载“宝贝”的卡车驶离了火车站货场,“宝贝”之上,大家用军大衣垫着坐了一圈,“奉旨淘宝”的爽感让所有人心情澎湃。

这些沾着灰尘的“宝贝”,在大家的心里催生出了无数的构想和激情。

“你们说!”吴国华难得情绪外放,声音因兴奋而微微拔高,“这些继电器、定时器,都是成色极新的进口货,还有那几大捆镀铜板!老天爷,这要是全用上,咱们那个‘工业大脑’的神经脉络能清晰、规整多少倍!”

这话立刻引起了电机系师兄师姐们的共鸣。

一位姓李的师兄接口道:“吴学弟说得没错!我们现在用继电器柜,最大的问题就是那密密麻麻、纵横交错的飞线。调试的时候,查一根线头都得费半天劲,更别提日后维护了。要是真能把这些线路规整起来,那真是功德无量。”

“规整……怎么规整?”一位师姐问道,“总不能把线都捋直了捆一块吧?”

“当然不是!”吴国华眼睛发光,他拿起一块约莫笔记本大小的镀铜板。

板材在泛着均匀而诱人的紫红色光泽,边缘切割得十分整齐。“钱师姐,你们看这镀铜板,它本身就能导电。我们是不是可以……把它当成一个‘底板’?”

他一边说,一边用手指在光滑的铜板表面上虚画着:“我们可以先把设计好的控制电路图,用不易脱落的油漆画在这铜板面上。油漆覆盖的地方,铜就被保护住了。然后,我们用腐蚀性的酸液去浸泡这板子,没有油漆覆盖的铜就会被蚀掉……这样,最后留下来的,不就是我们需要的、由铜构成的电路线条了吗?”

他越说越兴奋,仿佛已经看到了那清晰规整的电路板:“所有的电子元件,比如电阻、电容,甚至一些小功率的晶体管,就可以直接焊接在这些预留的铜线焊盘上!元件之间的电气连接,直接就由这板子上的铜线完成了!哪里还需要那么多乱七八糟的飞线?”

这个构想如同在平静的湖面投下了一块巨石,瞬间激起了层层浪花。

李师兄补充道:“这叫……‘印刷电路’!我在一些外文资料上看到过类似的设想,但具体工艺还不成熟。吴师弟你这想法,用油漆画图,用酸液腐蚀,这思路太清晰了!”

“对对对!就像是印刷一样,把电路‘印’在板子上!”汪传志也听明白了,咋舌道,“好家伙,国华,你这脑子是怎么长的?这都能想出来!”

车上其他同学,无论是机械系的还是精仪系的,都被这个新奇的想法吸引,纷纷围拢过来,七嘴八舌地讨论起来。

“那用什么油漆好?得耐腐蚀吧?”

“酸液用哪种?浓度怎么控制?腐蚀时间呢?”

“元件怎么固定?直接焊上去牢靠吗?”

“这板子最后怎么安装到控制柜里?要不要打孔?”

气氛热烈得如同一个小型的技术研讨会。

每个人都从自己的专业角度提出疑问、补充细节,思想的火花在寒冷的夜空中激烈碰撞。

这个“印刷电路板”构想,以其前所未有的简洁和规整性,牢牢抓住了所有人的心。

它似乎指向了一条能将复杂控制电路从“一团乱麻”中解放出来的康庄大道。

然而,一个沉稳的声音给这股热情降了降温。

电机系赵老师一直静静听着学生们的讨论,此时才缓缓开口:“国华同学这个思路,方向是对的。将分散的线路集成到一块基板上,实现规整化、模块化,这绝对是未来电子技术发展的大趋势。”

他话锋一转,拿起那块镀铜板,用手指弹了弹,发出清脆的金属声:“但是,你们忽略了一个最关键的问题——电流和功率。你们设想一下,我们要控制的对象是什么?是轧钢厂里那些大功率的电机、电磁阀、接触器!驱动这些设备,需要的是强电!动辄几十安培、上百伏特的电流。”

赵老师神色严肃:“继电器是小电流控制大电流的开关元件,它的线圈和触点通过的电流很大。而你们看这块镀铜板,先不说腐蚀后留下的铜箔线路能有多厚、多宽,能否承受住这么大的电流而不发热熔断。就算能承受,继电器工作时,触点吸合、断开的瞬间,会产生强烈的电弧和电磁干扰。这种镀铜板上的铜箔线路绝缘强度够吗?强电弧很可能直接击穿空气,导致线路之间短路!到时候,就不是规整不规整的问题,而是整个控制系统都可能烧毁的风险!”

一盆冷水当头泼下,让热火朝天的讨论瞬间冷却。

车斗里陷入短暂的沉默,只有卡车引擎的轰鸣和风声依旧。

就在这时,一直在一旁静静聆听的吕辰突然出声:“赵老师说得对,强电环境下的确不能直接用这种蚀刻的镀铜板。”

他顿了顿,提出了一个让所有人都感到意外的想法:“既然在基板上做‘减法’,蚀刻出的铜箔太薄太弱,承受不住强电。那我们能不能……换个思路,做‘加法’?”

“加法?”吴国华和几位师兄都愣住了。

“对,加法。”吕辰用手比划着,“我们找一块足够厚实、绝缘性能绝佳的基板,比如陶瓷板!或者至少是耐高温、高强度的绝缘板材。然后,我们不靠腐蚀来得到电路,我们用不同规格的实心铜线,像掐丝珐琅那样,按照我们设计好的电路图,把铜线直接‘掐’出形状,用耐高温的粘合剂固定在陶瓷基板上!”

他的话如同一道闪电,划破了沉闷。

“掐丝珐琅?”钱师姐大感兴趣,“吕辰学弟,你说的是景泰蓝那种手艺?”

“没错!”吕辰肯定,“景泰蓝工匠能用铜丝在铜胎上掐出精美的纹样,填充釉料再烧制。我们为什么不能借鉴这种思路?用更粗、承载电流能力更强的实心铜线,在陶瓷板上‘掐’出我们的电路走线!铜线截面积足够大,完全能满足强电的载流需求。然后,我们在掐好的铜线表面,烧覆一层坚固的、绝缘性能极好的陶瓷釉料或者玻璃釉质!这样,既保证了电路本身的导电能力和机械强度,又通过高温烧结的釉层,实现了线路之间的绝缘!”

李师兄也兴奋的接话道:“这样一来,每一块这样的‘掐丝电路板’,就是一个独立的、坚固的、耐高温、抗干扰的强电控制模块!我们可以把若干个继电器、以及它们之间的复杂逻辑连接,都集成固化在一块板上。需要检修时,直接检查替换整个模块就行,彻底告别飞线!而且,陶瓷基板和釉层都非常耐高温和老化,寿命极长,完全适应轧钢厂车间的恶劣环境!”

这个构想,巧妙地将古老的民间手工艺与现代工业控制需求结合在一起,既解决了“减法”工艺的弱点,又充分发挥了“加法”和“集成化”的优势。

赵老师仔细琢磨着这个方案的可行性,缓缓点头:“掐丝……烧结……用粗铜线保证载流,用高温釉层保证绝缘……妙!吕辰同学,你这个想法,简直是化腐朽为神奇!这确实是一条切实可行的路子!虽然手工制作起来会比蚀刻费时费力,但针对我们当前这个项目,尤其是强电控制部分,它的稳定性、可靠性和可维护性,绝对远超我们现有的继电器盘接线方式!这个‘土方法’,很有智慧!”

吴国华更是激动道:“辰子!高!实在是高!我怎么就没想到!掐丝珐琅……对啊,我们不需要追求微细线条,我们要的是稳定可靠!用加法,用粗线,完全规避了蚀刻法的弱点!这方案太好了!”

气氛再次被点燃,大家开始围绕着“掐丝电路板”的细节展开讨论:“陶瓷板好找,咱们精仪系实验室就有各种规格的绝缘陶瓷基板!”

“铜线咱们有的是,粗细都有,随便用!”

“釉料是个关键,得找那种绝缘性能好、膨胀系数和陶瓷、铜线匹配,又能经得住反复烧制不裂的。”

“烧结的温度曲线也得摸索,既要让釉料熔融附着牢固,又不能温度太高把铜线给熔了或者氧化得太厉害……”

“我们可以先做小块的实验板,测试绝缘强度、载流能力和热稳定性!”

每一个问题的提出,都伴随着数个解决方案的碰撞。

思维的壁垒被打破,学科的界限在这一刻变得模糊。

搞机械的开始关心釉料的配方,学电机的在讨论陶瓷的烧结工艺,研究精仪的则在思考如何确保铜丝掐贴的精度和一致性。

这种跨领域的协同思考,本身就充满了创新的活力。

当话题再次回到控制逻辑本身时,一位师兄若有所思地说:“如果我们真的把这些复杂的继电器逻辑,都用这种‘掐丝电路板’实现了,那这板子本身,其实就是一张立体的、可触摸的‘梯形图’啊!所有的逻辑关系,都固化在这铜线和釉料之中了。”

“没错!”钱师姐兴奋地接口,“这相当于把抽象的时序逻辑,投射到了一个坚固、直观的物理平面上!对于理解和教学,也大有裨益!”

吴国华补充道:“而且,这种模块化的思路,可以让我们把整个庞大的控制系统,分解成若干个功能明确的‘掐丝电路板’。这对于未来的维护、升级,甚至是功能复制,都提供了极大的便利!”

这个愿景,让所有人都心潮澎湃。

卡车终于驶入了红星轧钢厂,在实践基地前停下。

刘星海教授和李怀德,竟然都等在了那里。

看到两辆卡车满载而归,以及学生们兴奋的脸庞,两人脸上都露出了笑容。

“好家伙!你们这是把铁路局的家底都给搬来了?”李怀德看着成麻袋的元器件、成捆的铜板、还有那些苏式控制柜、进口轴承,忍不住惊叹,“这可都是有钱也难买的好东西啊!”

刘星海教授更关注技术本身,他随手拿起一个继电器看了看型号,又摸了摸那光滑的镀铜板:“不错,这些都是宝贵的实验材料,你们这趟,收获远超预期。”

这时,迫不及待的吴国华和几位电机系同学,立刻围了上去,七嘴八舌地将卡车上关于电路板构想的讨论,尤其是吕辰提出的“掐丝珐琅”式强电电路板方案,向刘教授做了汇报。

刘星海教授听得极为认真,不时追问几个技术细节。

当听到吕辰如何从“减法”的缺陷引出“加法”的思路,并巧妙借鉴传统工艺时,他眼中闪过一丝激赏的光芒。

“好!非常好!”刘教授赞叹,“困则思变,能从传统智慧中汲取灵感解决现代工业难题,这正是我们工程技术人员所需要的创新思维!吕辰,你这个‘掐丝电路板’的构想,立足现有条件,解决实际问题,思路清晰,方案可行!我认为,完全可以作为我们这次全流程自动化项目,在强电控制部分的一个重点攻关方向!”

他当场拍板:“赵老师,你带领机电系的同学们,还有国华,立刻成立一个小组,专门负责‘掐丝电路板’的工艺研究和实验。需要什么材料、设备,直接打报告,我批!尽快拿出可靠的样品和工艺规范!”

“是!刘教授!”众人异口同声,干劲十足。

然而,刘星海教授的思维并未仅仅停留在解决眼前问题上。

他话锋一转,目光扫过那些镀铜板和晶体管,语气变得深沉:“你们提出的‘掐丝’方案,基于现有条件,非常务实,我高度肯定。但是,同学们,我们搞科研,不能只盯着脚下,还要抬头看路。”

他拿起一块镀铜板,轻轻摩挲着:“在镀铜板上做‘减法’,用腐蚀工艺制作印刷电路,这条路,绝非没有前途。恰恰相反,我认为,这代表了电子技术未来发展的主流方向!”

学生们都安静下来,聆听着教授的讲解。

“为什么?”刘教授自问自答,“因为‘掐丝’是手工业,‘蚀刻’是工业化!手工业注定效率低、成本高、一致性难以保证,难以大规模普及。而腐蚀法,一旦工艺成熟,可以实现标准化、批量化的生产,这才是工业时代该有的节奏和规模!”

他指着那些小小的晶体管:“制约‘减法’工艺应用的,是元件和环境。继电器是强电元凶,那我们能不能避开它?你们看这些晶体管,它们工作在弱电领域,电压低、电流小,几乎没有电弧干扰。如果我们用晶体管来代替继电器实现逻辑功能,或者至少用晶体管电路来做继电器的前置驱动和信号处理单元,那么,蚀刻法制作的、线条精细的镀铜板电路,不就正好有了用武之地吗?”

他看着学生们:“晶体管技术正在飞速发展,它的体积小、功耗低、开关速度快、寿命长,优势极其明显。虽然目前成本还比较高,性能也不如继电器可靠,但这是新生事物发展初期的必然阶段。我敢断言,未来的自动控制,必然是晶体管的天下,甚至是更先进的集成电路的天下!到那时,这种高密度、低成本的印刷电路板,就是它们最好的载体和舞台!”

刘教授的话,如同在学生们面前打开了一扇新的窗户,让他们看到了更广阔的星辰大海。

“所以,我鼓励你们,”刘教授的声音充满力量,“在全力攻关‘掐丝电路板’,确保项目成功的同时,不妨另外组织一个小课题组,就以这些镀铜板和晶体管为基础,大胆尝试‘减法’印刷电路工艺,从最简单的晶体管逻辑门、触发器电路做起,探索弱电控制单元的实现可能。哪怕暂时用不到我们现在的项目里,这也是一次极其宝贵的技术预研和人才储备!”

这番高瞻远瞩的讲话,让所有人都心潮起伏。

吕辰深深点头,他明白刘教授的良苦用心。

既要脚踏实地,解决眼前的“卡脖子”难题;又要仰望星空,为未来的技术变革埋下种子。

李怀德也听出了门道,他虽然更关心能立刻见效的“掐丝”方案,但对刘教授提到的“未来趋势”和“技术储备”也深以为然,当即表示:“刘教授说得对!厂里也支持!需要什么晶体管、元件,我想办法去协调!咱们轧钢厂,不能光埋头生产,也得跟上技术发展的潮流!”

寒风更冽,白雪翻飞。但实践基地的仓库里,却人声鼎沸。

一边,是王卫国、汪传志等人,热火朝天地分类、清点、搬运着如山般的物资,如同在打理一场前所未有的丰收。

另一边,以吴国华和电机系同学为核心的小组,已经迫不及待地围在工作台前,开始比划、讨论,着手进行“掐丝电路板”的第一次尝试。

而在不远处,另外几个对晶体管感兴趣的同学,则在赵老师的指导下,小心翼翼地拿出万用表和一些简单的晶体管元件,对着几小块镀铜板,开始构思他们的“减法”电路实验。

知识的渴求,工业的积淀,与面向未来的远见,如同那即将在陶瓷板上蜿蜒的铜丝电路一般,紧密地交织、融合,孕育着通往未来的、更加波澜壮阔的无限可能。

这次“奉旨淘宝”,收获的远不止是满库的物资,更是一次思想的解放与视野的开拓。

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