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視頻專區(qū)

石英玻璃、碳纖維、3D打印混凝土、非金屬礦石……材料江湖你知多少?

來源:集團黨委宣傳部  發(fā)布時間:2022-10-31


黨的二十大報告中提到

要加快實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略

加快實現(xiàn)高水平科技自立自強

以國家戰(zhàn)略需求為導向

進行原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技攻關(guān)

中國建材作為無機非金屬領(lǐng)域的國家隊

不斷改革創(chuàng)新,支撐實體經(jīng)濟

讓更多材料服務(wù)國家戰(zhàn)略,助力推進高質(zhì)量發(fā)展

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感受“材料創(chuàng)造美好世界”

石英玻璃篇

石英玻璃在大家印象中總是易碎的感覺,那是如何大規(guī)模應(yīng)用的呢?

我們也是進行了一系列的研究。玻璃屬于脆性材料,外力作用下容易發(fā)生斷裂。為了讓石英玻璃得到很好的應(yīng)用,石英玻璃加工可是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。主要通過慢速磨削,把石英玻璃切割成塊,掏出棒材,研磨拋光成透明零件。得益于加工設(shè)備、加工技術(shù),石英玻璃用在各個部位沒有問題的。

石英玻璃的顏色和什么有關(guān)?

石英玻璃一般都是無色透明的,純凈的水晶也是無色透明的。但是在飾品界,我們經(jīng)常能看到紫水晶、煙水晶,這是因為其中含有微量元素Al、Fe等時,含量不同就會呈現(xiàn)粉色、紫色、黃色、茶色等。石英玻璃也一樣,當摻入一些金屬元素、稀土元素時,便會形成不同顏色的石英玻璃,比如我今天帶來的耐輻照石英玻璃因為摻雜了稀土,就偏黃。

聽說有一款耐輻照的產(chǎn)品,大概是什么樣的呢?

耐輻照石英玻璃是建材總院的一款明星產(chǎn)品,用作太陽敏感器的保護窗口,即使在宇宙射線照射下也不會變黑,保障了飛行器的姿態(tài)控制。

科研背后故事:

耐輻照石英玻璃經(jīng)過老中青三代技術(shù)傳承,于2013年實現(xiàn)了成熟生產(chǎn)線量產(chǎn)。其中顧真安院士在科研、工作、生活中質(zhì)樸務(wù)實科學家精神對我們學生影響尤其深。他隨身攜帶藍色手袋,一個本子、一支筆、一個老花鏡、一個錢包,用了很多年。

石英玻璃未來兩個黑科技方向:

一個是研究用石英玻璃實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲,另一個是研究作為儲氫的材料。

碳纖維篇

碳纖維的定義:

碳纖維首先是一種纖維材料,和滌綸纖維、尼龍纖維等一樣屬于化工纖維,但它也是碳材料的,概括起來就是“材質(zhì)是碳的纖維材料”。

碳纖維給生活帶來的改變:

材料創(chuàng)造美好世界。高上大的碳纖維走入尋常百姓家,也就這十來年的事,碳纖維影響我們生活一方面是直接的,比如我們用的羽毛球拍、網(wǎng)球拍、登山杖等體育器材,還有釣魚竿等,現(xiàn)在的價格都不貴了,但是用起來很舒服;另一方面碳纖維影響生活是間接的,材料作為基礎(chǔ)材料,對工業(yè)發(fā)展構(gòu)成支撐,現(xiàn)在風電葉片、光伏發(fā)電等新能源廣泛運用了碳纖維,清潔電力的增加,火電的降低直接減少煤的消耗,讓天更藍、山更綠、水更清。

碳纖維行業(yè)中K\T\M等標準術(shù)語的含義:

K代表著千的意思,12K,就是一萬兩千根纖維絲束組成。

T代表拉伸強度:是指材料在拉伸過程中可承受的最大應(yīng)力,表征沿軸向方向承受應(yīng)力的能力。

M代表模量:是固體在載荷下的剛度或?qū)椥宰冃蔚牡挚沽Φ牧慷龋碚鞔怪庇谖矬w方向受應(yīng)力的彈性。

簡單來說:拉伸強度是長度方向的,楊氏模量是垂直長度方向的。T和M分別代表兩個產(chǎn)品系列。

碳纖維的技術(shù)難點是什么?

碳纖維的生產(chǎn)是一項集多學科、精細化、高尖端技術(shù)于一體的系統(tǒng)工程,其涉及物理、化學、紡織、材料、精密機械、自動化等多個學科領(lǐng)域;有1000多個參數(shù)的高精度控制,核心控制參數(shù)300多個,且都是聯(lián)動的,牽一發(fā)而動全身。

在碳纖維研發(fā)過程里,也見證了公司的發(fā)展,您有什么印象深刻的故事?

條件再差也要創(chuàng)造條件。那時候條件比較差,儀器設(shè)備機器簡陋甚至沒有,很多測試我們用自己的方法,也形成一些非常行之有效的經(jīng)驗,比如預(yù)氧化階段我們通過點燃看絲的燃燒火焰判斷反應(yīng)程度、用烘箱烘干油劑成油皮用手感觸粘性和彈性,等等。其實也正是這種積極向上的態(tài)度將碳纖維難題一個個解決。

再有就是大家很團結(jié),很能吃苦,張國良總帶著大家一起,有凝聚力,每解決一難題都有喜悅。碳化車間因為有氧化爐、低溫陸、高溫爐一系列加熱爐,夏天的時候車間很容易超過40度,進車間2分鐘內(nèi)全身濕透,基本一天要濕透4-5回,工裝后背都有白色鹽的痕跡,但是我們的研發(fā)團隊都是這樣常年呆在現(xiàn)場一線解決難題。

中復(fù)神鷹碳纖維萬噸基地的建設(shè)有哪些意義:

中國建材西寧萬噸的碳纖維基地是中國首個萬噸碳纖維生產(chǎn)基地,實現(xiàn)了國產(chǎn)高性能碳纖維穩(wěn)定供貨,對關(guān)鍵原材料自主保障提供支撐,也是我國碳纖維事業(yè)蓬勃發(fā)展的里程碑事件,提升了國產(chǎn)碳纖維的國際競爭力和影響力,有力推動了碳纖維行業(yè)進一步高質(zhì)量發(fā)展。

3D打印混凝土篇

設(shè)計“喵塢”的契機是什么?

給流浪狗流浪貓建立庇護所,把技術(shù)和人文關(guān)懷相結(jié)合,就產(chǎn)生了這么一個idea,進一步設(shè)計打印出來了。

什么是3D打印混凝土呢?

3D打印混凝土就是利用計算機建模,打印機重復(fù)鋪設(shè)混凝土材料,從而構(gòu)建出物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)將建筑模型轉(zhuǎn)化為打印路徑,利用打印系統(tǒng),將混凝土材料,精確逐層疊加累積成型。這就是3D打印混凝土。

3D打印能不能蓋房子?

肯定的回答是可以,國內(nèi)國外都有很好的示范點,我們中國其實是走在世界的前列的,工程點甚至比國外多。目前還有一些技術(shù)有待完善和成熟,未來十年之內(nèi)很可能大家就可以在網(wǎng)上下單打印建筑了。

3D打印混凝土和傳統(tǒng)混凝土有什么區(qū)別?

3D打印技術(shù),形式自由,無需模板支撐,總結(jié)起來,無模板、自動化、低碳化、少人化或者無人化、可打印復(fù)雜外形是3D打印混凝土技術(shù)的主要優(yōu)勢。

對從事混凝土和水泥研究的年輕人的建議:

第一是創(chuàng)新,無論是科研還是產(chǎn)業(yè)化的道路上,我們要不斷地用創(chuàng)新的眼光來看待問題,要思考如何將傳統(tǒng)行業(yè)與新技術(shù)相結(jié)合,比如數(shù)字化與傳統(tǒng)建材結(jié)合形成3D打印技術(shù)等利用多學科交叉的思維方法來尋找創(chuàng)新路徑。第二是堅持,一個新事物的出現(xiàn)總會伴隨一些新問題,在解決這些新問題的過程是比較枯燥乏味的,但只要沉下心堅持下去,終有一天會“撥開烏云見天日”,取得成果。

非金屬礦石篇

非金屬礦產(chǎn)是什么,還有其他種類的礦產(chǎn)嗎?

礦產(chǎn)資源可以分為四大類,分別為金屬礦產(chǎn),如金、銀、銅等;能源礦產(chǎn),如石油、天然氣等;水氣礦產(chǎn),例如礦泉水;非金屬礦產(chǎn),如石墨、石灰?guī)r等。非金屬礦產(chǎn)是指自然界除了金屬礦產(chǎn)、能源礦產(chǎn)和水氣礦產(chǎn)之外的,在當前技術(shù)經(jīng)濟條件下可供人類社會需求而提取非金屬化學元素、化合物或可直接利用的天然礦物和巖石。

目前我國已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)有多少種?

目前我國已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)有170多種,其中非金屬礦產(chǎn)有90多種,占總數(shù)一半以上,按用途等細化亞礦種160多種,例如石灰?guī)r可以分為水泥用、電石用、化肥用、制堿用、熔劑用、玻璃用、建筑用、制灰用、飾面用等9個亞種。

地質(zhì)礦產(chǎn)是如何發(fā)現(xiàn)的呢?

地質(zhì)礦產(chǎn)的發(fā)現(xiàn)一般利用地質(zhì)方法、物探方法、化探方法、遙感方法,首先開展大面積的區(qū)域地質(zhì)和礦產(chǎn)調(diào)查評價,確定找礦重點區(qū),再對重點區(qū)進行地質(zhì)勘查,主要分普查、詳查和勘探,一般采用精細地質(zhì)填圖、物探測量、化探測量、地表揭露、深部鉆探控制、實驗測試等手段進行找礦。

您能介紹一下晶質(zhì)石墨礦嗎?

晶質(zhì)石墨是國家戰(zhàn)略非金屬礦產(chǎn),主要成分是碳,與金剛石成分相同,鉛灰色、質(zhì)軟、有滑膩感、污手,鱗片狀,熔點3850度,具有潤滑性、耐高溫、導電性等性能。我們?nèi)粘5你U筆筆芯、打印機碳粉都是用石墨制造的,近年來石墨在戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域作用越來越突出,如新能源汽車鋰離子電池負極材料。風力發(fā)電儲能電池、石墨烯新型涂料等。

石灰?guī)r的主要用途是什么呢?

石灰?guī)r是生產(chǎn)水泥主要原料,生產(chǎn)1噸水泥大概需要0.8噸石灰?guī)r,2021年,全球水泥用石灰?guī)r產(chǎn)量44億噸,中國產(chǎn)量25億噸。

高嶺土有何特點呢?

高嶺土,因為在中國景德鎮(zhèn)附近高嶺山地區(qū)被廣泛發(fā)現(xiàn)而得名,是一種以高嶺石族粘土礦物為主的粘土和粘土巖。主要呈白色,有時因含有機質(zhì)而呈灰或灰黑色,但煅燒后即成白色,一般較軟,具有良好的可塑性、粘結(jié)性和耐火性等特性。高嶺土用途廣泛,如生產(chǎn)日用陶瓷、造紙、化妝品面膜、油漆、涂料等都離不開高嶺土。

膨潤土又有哪些特性呢?

膨潤土,是一種主要由蒙脫石(含量40-50%)組成的粘土巖,是火山灰或凝灰?guī)r等水解的產(chǎn)物,主要呈白、灰白色,質(zhì)地較軟,具有極強的吸水性,吸水后體積可膨脹10-30倍,還有良好的粘結(jié)力和耐火性??煞譃殁c基膨潤土和鈣基膨潤土等,鈉基膨潤土優(yōu)于鈣基膨潤土,吸水率、膨脹性更大,黏度大,熱穩(wěn)定性更好。