玄武岩,变身新纤维开辟新赛道(人民眼·战略性产业)(2)

光山新闻网 采集侠 2024-08-30 06:46:01
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  嫦娥六号月面国旗所使用的玄武岩石料,就产自新源公司。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。这些石料的平均价格为每吨600元,是铺路石料价格的3倍。

  刘嘉麒坦言,受均质化要求等影响,目前能为下游玄武岩纤维制造企业稳定供应石料的厂家并不多。一些科研院所正对玄武岩纤维成纤机理及原料配方持续攻关,未来有望根据下游企业对产品耐腐蚀性、耐高低温等不同性能需求,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,就诞生于此。

  步入厂房,热气袭人。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,形成数百条金褐色的丝线,倾泻而下,缠绕成股。

  温度控制是玄武岩拉丝工艺的一项技术难题。中国化学纤维工业协会玄武岩纤维分会会长张道林说,就像做“拔丝红薯”,熬糖浆要掌握好温度,煮得过稀或过稠都无法“拔丝”,玄武岩纤维的拉丝过程亦是如此。

  经过长期的技术积累,汇尔杰公司生产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,是航天事业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联合汇尔杰公司等企业和单位共同研制。此前,嫦娥五号月面国旗采用芳纶为主的新型复合材料,相关技术已较为成熟,为何嫦娥六号还要另辟蹊径?

  “嫦娥六号在奔月、绕月及落月过程中,要经历高低温反复交替等考验,玄武岩纤维的使用,是提升国旗材质性能的关键。同时,使用与月壤化学成分相近的玄武岩,也是月球资源原位利用的一种探索。”嫦娥六号月面国旗研制团队成员、武汉纺织大学教授曹根阳说,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展开合作。彼时,业内能稳定拉出玄武岩纤维的直径普遍在10微米以上。

  “拉出更细的丝,漏板孔直径和孔数、窑体大小、控制温度等都要重新设计。”汇尔杰公司技术总监郭清介绍。

  研发关键时期,团队科研人员将实验室搬进了厂房,吃住都在企业,常常为一个技术细节讨论到深夜……这样的日子持续了一年多。

  漏板内腔结构是企业的核心技术,月面国旗研制团队提出改进设计的意向,一时让企业工作人员犯了难。

  上报公司管理层,管理层立即拍板:“所有技术细节向团队公开,只要能织出上月球的五星红旗!”

  “展开了!展开了!”电视屏幕上,当嫦娥六号月面国旗展开画面出现的一刻,见证了科研人员多少个辛劳日夜的会议室里,响起了热烈掌声。

  科技创新塑造发展优势。汇尔杰公司有了更高端的产品——普通玄武岩纤维每吨1.5万元,而5微米玄武岩纤维新产品,每吨售价达到六七万元。

  “更细、更轻的丝,不仅能卖出高价,更将撬动新产品、新应用不断涌现。”郭清说。

  产业向“新”

  管道强度提升50倍、汽车部件重量减轻20%……玄武岩纤维应用场景不断拓展

  摸起来,质感像纯棉牛仔裤;点火烧,火舌“舔”了一下便快速熄灭。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产品。

  面料问世,源自校企联合攻关。

  玄武岩纤维具有优异的隔热抗辐射性能,能够抵御月表恶劣环境。但它属于无机纤维,表面光滑、脆性易碎,难以纺制超细丝、纺纱、织造,以及构筑高牢度的颜色。

  裕大华公司与武汉纺织大学合作,研究玄武岩纤维如何与粘胶纤维等相融合,突破了玄武岩细纱生产的多项关键技术。

  2023年10月,嫦娥六号月面国旗的样件交付后,科研团队开始为项目技术寻找产业落地的“土壤”,希望引导高性能纤维产业进一步发展。