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引 子
6月4日,嫦娥六号着陆器佩带的五星红旗在月球后头得胜张开。这是中国首次在月球后头并立动态展示国旗。这面国旗唯有11.3克,分量不足两枚1元硬币,却是用一种石头——玄武岩制成。
这条来自38万公里外的音讯,让两个玄武岩纤维行业的参与者昂扬不已:
“制造国旗用的玄武岩出自河北蔚县,就是咱公司坐蓐的石头。”蔚县新源玄武岩矿业有限公司谨慎东说念主朱兆春难掩显示;
“玄武岩成品研发坐蓐多年,但一直鲜为东说念主知,此次应用是最出名的一次。”吉林通鑫玄武岩科技股份有限公司副总司理秦广玲倍感飞腾。
嫦娥六号月面国旗所用丝线是一种新式高性能材料,名叫玄武岩纤维。它是自然玄武岩石块破裂后,经高温熔融再拉丝酿成的纤维,直径仅为头发丝的1/3。
“玄武岩纤维具有分量轻、强度高、耐腐蚀、绿色低碳等本性,还能耐受零下269摄氏度至零上700摄氏度的温度,更显出它的私有价值。”中国科学院院士、中国科学院原地质考虑所长处刘嘉麒说。
新材料产业是策略性、基础性产业,亦然高本领竞争的重要界限。2013年2月,国度发展更正委发布《策略性新兴产业重心居品和处事带领目次》,将连气儿玄武岩纤维列入重心发展的高性能纤维材料。2023年12月,工业和信息化部发布《重心新材料首批次应用示范带领目次(2024年版)》,玄武岩纤维布被列为重要策略材料。
党的二十届三中全会《决定》提议,完善鼓舞新一代信息本领、东说念主工智能、航空航天、新动力、新材料、高端装备、生物医药、量子科技等策略性产业发展政策和治理体系。
石头如何拉成丝?行动新材料的玄武岩纤维,怎么拓展应用场景,开辟产业发展新赛说念?近日,记者在河北、湖北、四川等地拜访。
点石成“丝”
破裂、熔融、拉丝……玄武岩变身最细5微米、轻微强韧的高性能纤维
驱车行至河北蔚县陈家洼乡大岳家山,举目望去,约一东说念主高的柱状岩块重重叠叠,被日光烫上金边,好似大山披了身鳞甲。
“这就是玄武岩的原本样子,在我国储量丰富。”刘嘉麒说。
循着机器声,走进蔚县新源玄武岩矿业有限公司厂房。在这里,原矿经过3说念落空工序后,进入三层楼高的碎石分选机,采选磁选、比重选等形式,选出及格石料,装袋封箱。
指着碎石分选机,朱兆春颇有几分称心:这是我们自主研发的特种装备,通过本领矫正,已得回4个实用新式专利。
玄武岩矿床各异性大,要制成纤维,原料均质化是个难题。“即便在吞并矿区,相隔几十米,矿石所含化学元素的量也可能不同。”刘嘉麒说,唯有化学因素安妥的玄武岩原料才能制出纤维。
10多年来,朱兆春专注于这项本领攻关,致力培植原料的均质化水平。碎石分选机就是遵守之一。
既研发开导,也严格检测。新源公司对出厂矿石的氧化钙、氧化镁含量等20多项筹谋进行全面检测。“有一项筹谋辞别条目,都可能导致矿石无法拉丝。”朱兆春说。
嫦娥六号月面国旗所使用的玄武岩石料,就产悛改源公司。新源公司年加工约10万吨玄武岩石料,能用于制造玄武岩纤维的仅占1/10。这些石料的平均价钱为每吨600元,是铺路石料价钱的3倍。
刘嘉麒坦言,受均质化条目等影响,现时能为卑鄙玄武岩纤维制造企业踏实供应石料的厂家并未几。一些科研院所正对玄武岩纤维成纤机理及原料配方不绝攻关,将来有望把柄卑鄙企业对居品耐腐蚀性、耐高下温等不同性能需求,让更多品类的玄武岩石料得到应用。
石头如何变成丝?
从蔚县南下1000多公里,记者来到位于湖北襄阳的汇尔杰新材料科技股份有限公司,嫦娥六号月面国旗所用的玄武岩纤维,就出身于此。
步入厂房,热气袭东说念主。熔窑里,在1450摄氏度至1500摄氏度的高温下,玄武岩石料化为熔岩。随后,熔岩通过铂铑合金漏板,在拉丝机的高速牵引下,酿成数百条金褐色的丝线,流泻而下,缠绕成股。
温度法规是玄武岩拉丝工艺的一项本领难题。中国化学纤维工业协会玄武岩纤维分会会长张说念林说,就像作念“拔丝红薯”,熬糖浆要掌执好温度,煮得过稀或过稠都无法“拔丝”,玄武岩纤维的拉丝经过亦是如斯。
经过长久的本领积聚,汇尔杰公司坐蓐的玄武岩纤维直径仅5微米,每根纤维长度则可达万米。
5微米,是航天行状对汇尔杰公司的一次“特训”。
嫦娥六号月面国旗由武汉纺织大学长入汇尔杰公司等企业和单元共同研制。此前,嫦娥五号月面国旗采选芳纶为主的新式复合材料,关系本领已较为老到,为何嫦娥六号还要别有肺肠?
“嫦娥六号在奔月、绕月及落月事过中,要经验高下温反复轮流等进修,玄武岩纤维的使用,是培植国旗材质性能的重要。同期,使用与月壤化学因素附进的玄武岩,亦然月球资源原位哄骗的一种探索。”嫦娥六号月面国旗研制团队成员、武汉纺织大学诠释曹根阳说,月面国旗既要薄而软,又要强而韧,这需要更细的玄武岩纤维。
2020年,武汉纺织大学的月面国旗研制团队与汇尔杰公司张开勾通。彼时,业内能踏实拉出玄武岩纤维的直径多数在10微米以上。
“拉出更细的丝,漏板孔直径和孔数、窑体大小、法规温度等都要再行想象。”汇尔杰公司本领总监郭清先容。
研发重要时间,团队科研东说念主员将实验室搬进了厂房,吃住都在企业,频频为一个本领细节考虑到夜深……这么的日子不绝了一年多。
漏板内腔结构是企业的中枢本领,月面国旗研制团队提议改进想象的意向,一时让企业责任主说念主员犯了难。
上报公司治理层,治理层立即拍板:“悉数本领细节向团队公开,只消能织出上月球的五星红旗!”
“张开了!张开了!”电视屏幕上,当嫦娥六号月面国旗张开画面出现的一刻,见证了科研东说念主员若干个鬈曲昼夜的会议室里,响起了浓烈掌声。
科技转换塑造发展上风。汇尔杰公司有了更高端的居品——普通玄武岩纤维每吨1.5万元,而5微米玄武岩纤维新址品,每吨售价达到六七万元。
“更细、更轻的丝,不仅能卖出高价,更将撬动新址品、新应用握住线路。”郭清说。
产业向“新”
管说念强度培植50倍、汽车部件分量松开20%……玄武岩纤维应用场景握住拓展
摸起来,质感像纯棉牛仔裤;点燃烧,火舌“舔”了一下便快速灭火。这款阻燃抗高温玄武岩纤维面料,是武汉裕大华纺织服装集团有限公司研发的新址品。
面料问世,源自校企长入攻关。
玄武岩纤维具有优异的隔热抗放射性能,简略抗拒月表恶劣环境。但它属于无机纤维,名义光滑、脆性易碎,难以纺制超细丝、纺纱、织造,以及构筑高牢度的神采。
裕大华公司与武汉纺织大学勾通,考虑玄武岩纤维如何与粘胶纤维等相和会,冲突了玄武岩细纱坐蓐的多项重要本领。
2023年10月,嫦娥六号月面国旗的样件请托后,科研团队运转为名目本领寻找产业落地的“泥土”,但愿训诲高性能纤维产业进一步发展。
往时,玄武岩碎石被平时用作铺路石。连年来,玄武岩纤维已在路面增强、建筑结构加固等方面大展本事。但行动一种高性能纤维,它在产业应用上的后劲尚未完满阐发出来。
将强的玄武岩石头能变成优柔的纺织原料,不少服装企业从中嗅出商机。
本年3月,裕大华公司坐蓐的一方1.5平方米样布,摆在了武汉子和诚衣饰有限公司会议室里。子和诚公司董事长李玉莲提起样布,对10余名想象师提问:“这块布,能作念什么?”
消防服、漂荡服、电力工装……点子一个接一个。
深耕处事装行业20年,意志到玄武岩复合纱将撬动行业大市集,李玉莲迫不足待。“要快!”这确切成了她的理论禅。
经过一系列转换想象,以玄武岩纤维为主要材料,子和诚公司坐蓐的近十款箱包和服装居品已经定型,准备推向市集。
超细玄武岩纤维拉丝、纺织和着色等本领的冲突,为玄武岩纤维产业发展带来更多思象空间。
“不单纺织、服装企业,汽车、航空、医疗等行业也在跟进心情。”曹根阳说。
迢遥天际,航天器增强部件顺应放射、高下温等环境;湛蓝海面,生态衍生蚝排助农增收,海洋网箱可抗12级台风;大漠戈壁,风力发电机叶片、光伏支架使用时分长、更耐用;城市乡村,建筑复合筋、电缆保护层步入日常生存……玄武岩纤维的应用场景握住拓展。
尽管玄武岩纤维居品种类浩繁,但多而不彊,不少企业仍扎堆在建筑和交通输送界限竞争,导致应用场景同质化,附加值不高。有些企业则力图解围,用新址品塑造新上风。
一款玄武岩纤维复合材料管说念,分量比塑料管说念轻一半,强度培植了50倍,使用期限稀奇50年,老本还能压缩30%以上。这是源单新材料科技(广安)有限背负公司研发的新址品。公司总司理张雪峰先容,依靠玄武岩纤维材料的韧性特质,长入管最高还能承受15度位移,大大镌汰了后期维修老本。居品从本年5月试坐蓐,预测到年底产值将冲突5000万元。
将玄武岩纤维应用于汽车产业,则是吉林通鑫玄武岩科技有限公司一直心情的赛说念。通过校企勾通等形式,用玄武岩纤维复合材料,通鑫公司得胜研制出汽车板簧等居品。
研发险阻易。“仅研发汽车板簧,前后就干预近亿元。”秦广玲说。
值吗?“值!”秦广玲回复干脆:国内超大范畴市集破钞需求鼎沸、眉目种种,自然前期投资雄伟,但能为宽敞市集供给优质居品,带动企业发展提质。
最近,不少企业奔着通鑫公司的研发居品而来,提议勾通意向。
本年4月,中国第一汽车集团有限公司发布一款新车型,在国内领先将玄武岩纤维范畴化引入汽车产业。这款车的部天职饰部件采选了玄武岩纤维复合材料,恰是由通鑫公司等企业与一汽长入攻关终了的。新材料的应用,让部件在保持原有性能基础上减重20%以上,还有低气息的优点。
“据业内内行估算,预测到2030年,汽车行业玄武岩纤维用量可达32万吨,产值达84亿元,能撑持卑鄙零部件市集容量470亿元以上。”秦广玲说。
本领攀“高”
科技转换和产业转换深度和会,我国玄武岩纤维专利央求量、产量在民众占比均超六成
玄武岩纤维产业发展,在我国起步不算早:本世纪初,我国建成第一座单体炉纺丝装配,之后运转走向产业化,比海外晚了约20年。
如今,我国已成为玄武岩纤维产量最大的国度。张说念林先容,2023年,我国玄武岩纤维产量约3万吨,占全国产量的75%操纵,出口量达9000吨,自2016年起,出口量连年居全国前哨。
这背后,是各地鼓舞科技转换和产业转换深度和会的积极试验。
作念大作念强玄武岩纤维产业,四川领先出台产业发展计较,印发援救产业发展的系列带领性文献。现时,四川已初步酿成从原丝、复合材猜度应用居品的玄武岩纤维全产业链。
达州市和广安华蓥市,两个地处山区的资源型城市,都把发展玄武岩纤维产业行动向“新”求变、蓄力将来的蹙迫赛说念。
走进位于华蓥市的四川谦宜复合材料有限公司,智能化池窑拉丝坐蓐线丝丝入扣地运转,可年产3500吨玄武岩纤维。相较于传统的坩埚法拉丝或组合炉拉丝,池窑拉丝的质地愈加踏实。
四川帕沃可矿物纤维成品集团有限公司是谦宜公司的母公司,集团董事长刘毅烽用一个“熬”字,走动顾8年的池窑拉丝本领探索经验。
2016年,帕沃可集团坐蓐的玄武岩棉居品销量大涨,营收可不雅。一直看好玄武岩纤维产业发展出息,刘毅烽干预大笔用度研发攻关玄武岩纤维池窑拉丝本领。
首次点燃进修,一上昼就烧掉4块铂铑合金漏板,径直圆寂50多万元。本领东说念主员问:“还上新板吗?”刘毅烽苦笑:“这就像钻火洞,我们脑袋都进去了,就别贵重俩耳朵了!”
行业共性本领攻关,靠企业单打独斗难度大。探索的路上,刘毅烽并不并立。
2020年2月,广安市成立四川玄武岩纤维新材料考虑院(转换中心),由广安处事本领学院、广安市科技局和帕沃可集团构成理事会,谨慎细目行业发展主攻认识、有筹谋科研立项等。
强化企业科技转换主体地位,鼓舞企业主导的产学研和会转换。
配合池窑拉丝坐蓐,怎么配比原料,终了纤维高模量?这是帕沃可集团提议的一个行业共性难题。历时1年多研发,一款原料配方现时正进行中试。据此配方制作的玄武岩纤维,1平方厘米可承受1万公斤以上的分量。
“我们正对共性重要本领和装备系统等48个科研名目进行攻关。”四川玄武岩纤维新材料考虑院(转换中心)副院长杨中甲说,考虑院与北京大学、清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学、中国地质大学、中国科学院结成了科研策略定约,并支端庄心企业与16所高校配置策略勾通关系。
2021年7月,厦门富堡复合材料股份有限公司跳跃近1700公里,来到达州,成立了四川衡耀复合材料科技有限公司——从了解到玄武岩纤维这一新材料,到决定在达州建厂,中间只隔了半年。
达州迷惑他们的,不仅有当地丰富的玄武岩资源、完善的上游配套,更有坚实的才气援救。
仓库内,一滑排自行车车架整都码放。在厦门,富堡公司的主打居品是碳纤维自行车车架,而达州的这款新址品,加入了玄武岩纤维预浸料,仍是推出便受到海表里市集迎接。
“我们匡助企业研发预浸料,不仅让车架有了更高性能,老本还精打细算了20%。当今,考虑院和企业正对预浸料进行迭代升级。”达州市玄武岩纤维产业考虑院高等工程师康苏芳说。
企业出题,科研团队破题。“考虑院的14名科研东说念主员我都见过,他们常来企业问需求,匡助治理本领难题。”衡耀公司本领谨慎东说念主李君志说。
2023年,达州与四川省科学本领厅共建玄武岩纤维及复合材料四川省重心实验室,进一步强化科研处事能力。
有才气援救,也有真金白银。达州推出一系列政策,援救玄武岩纤维产业发展:每年干预200万元,援救扩充基础考虑和应用基础考虑紧要名目;对紧要科技基础设施名目,按投资额的20%给以援救;首次得回高新本领企业认定的企业,给予50万元一次性奖励……终局现时,达州市23家玄武岩纤维坐蓐企业,共得回各项援救资金3825万元。
作念强玄武岩纤维产业,根柢在转换。
据统计,终局2023年9月,民众玄武岩纤维专利数(含央求)1.3万余件,我国8600余件,占比66%;民众玄武岩纤维授权专利数逾1万件,我国3800余件,占比37%。
转换攻关,莫得颠倒。位于上海的东华大学地外纤维实验室里,嫦娥五号带回的月壤样本,正在模拟月球无氧气、微重力、低气压的环境中,进行纤维拉丝实验。
“月壤与玄武岩的化学因素通常,鉴戒玄武岩纤维的制备本领,哄骗月壤拉制的纤维,有望成为将来月球基地的缔造材料,快活原位取材需求。”中国科学院院士、东华大学材料科学与工程学院院长朱好意思芳说。
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