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世界上使用最广泛的复合材料!全球六成玻璃纤维中国造!

时间:2023-07-24 18:00 点击次数:93

  ,聚焦材料这一大国竞争的利器、企业竞争的法宝、美好生活的支撑,凝聚近20位顶级材料科学家、院士的智慧和心血,首次以全景式的视角和史诗般的格局,对支撑中国制造高质量发展的材料产业体系进行了一次深入的探访、立体的呈现和全面的展示。

  大型工业纪录片《栋梁之材》7月17日至20日,7月24日至25日,每天19:43在CCTV-2央视财经频道播出。今晚播出第二集《点石成金》,为您讲述特种水泥、陶瓷、玻璃等先进无机非金属材料的研发、应用故事。

  1600℃高温,玻璃瞬间熔化。重力作用下,玻璃液从铂铑合金漏嘴中流出,下落过程中急速冷却,0.01秒瞬间固化成纤,最细的时候,直径只有4微米,相当于头发丝的十二分之一。这是材料专家祖群用玻璃做原料制备一种特殊性能的纤维材料。

  玻璃纤维距离我们并不遥远,它常被编制成布,层层铺设形成骨架,再灌入树脂加热固化,做成强度模量提升10倍以上的特种纤维增强复合材料,这种材料有一个更为人们所熟知的名字,玻璃钢。作为世界上使用最广泛的复合材料,小到家用电器,大到汽车轮船,甚至风机叶片,这种由玻璃纤维制成的复合材料已经无处不在。

  距离泰山25千米,是中国首条万吨池窑玻璃纤维产线条生产线马力全开,这里年产玻璃纤维可达138万吨。把这个数字放大八倍,是全球一年的产能。其中,中国占比超六成。今天的中国早已成为全球第一大玻璃纤维生产国。

  悉数地球上的人类文明痕迹,几乎都和水泥有关。全世界每年的混凝土浇筑量,相当于一座长1000米、宽1000米、高接近珠穆朗玛峰的山,这个体积是其他所有建筑材料总和的两倍以上。因此,水泥成为迄今为止使用最多的人造材料。

  现在,距离古罗马人发现把石灰、石膏和火山灰混合、烧煮,可以上演遇水变硬的神奇已经过去2000多年,在那之后,水泥使用的中心从欧洲、经北美,来到亚洲,今天已经到达中国。

  从用于火箭发射台的超耐高温水泥,到用于建设公路铁路、跨海大桥甚至飞机跑道的高性能水泥,再到用于油、气钻井工程的超快硬水泥以及巨型水坝用的低热水泥。最近40年,中国人发明了60余种特种水泥,为一个个超级工程提供了强大支撑。

  东汉末年,中国人率先用高岭土做原料,并改造窑体,把炉温升至1200℃,陶由此进化成为瓷。

  秦汉的豪放,隋唐的雄阔,宋代的儒雅,明清的精致。直到18世纪初,西方都没能烧制出瓷器。

  进入现代社会,陶瓷已不只是沟通中外文化的使者。在工业领域,陶瓷早已大显身手。

  中国自主研发的陶瓷弹簧,弹性压缩量可以达到惊人的25%,而目前已知的陶瓷弹簧弹性压缩量纪录是20%。这项技术,包括中国在内,全世界只有三个国家有能力生产。

  在时间沧海中,陶瓷集科技、艺术、商贸之大成,穿越千年而不朽。新演进的200多种先进陶瓷进一步拓宽人类使用材料的边界,用其制成的产品早已在精密制造、电子信息、生物医疗、国防军工、航空航天等领域,支撑起最前沿的探索。

  玻璃,像凝固的空气,又像不会融化的冰。但透明不是玻璃与生俱来的特质。人类最早制造的玻璃与今天有很大不同,总是因为杂质而丧失清澈度,同时因为包含金属元素而呈现出不同的颜色。直到14世纪,人类才终于解开了玻璃透明的密码——杂质排除得越彻底,玻璃就越透明。

  大尺寸显示玻璃,是信息时代玻璃材料竞争的高点。超1300℃的高品质玻璃液,缓缓流入装满锡熔液的锡槽,两种溶液比重不同,如同油悬浮于水面。玻璃液在锡熔液之上均匀摊开,在拉边机作用下慢慢变薄。冷却之后,经过裁切,最终形成面积达5.5平方米,厚度却只有0.5毫米的超薄玻璃。这种生产工艺由中国自主研制,被称为洛阳浮法,发明至今延续使用了50余年,同英国皮尔金顿、美国匹兹堡齐名,并称世界三大浮法工艺。

  而优化洛阳浮法工艺并用其制造信息显示玻璃是中国工程院彭寿院士团队的创举。

  如今,彭寿院士团队研制出的一款柔性显示玻璃,厚度仅有0.03毫米,这种玻璃常应用于折叠屏手机。按照一天折叠100次计算,支持百万次弯折不破损的柔性玻璃可以让折叠手机使用超过27年。这也是彭寿院士团队创造出的新的世界纪录。

  伴随第一块透明玻璃诞生,人类认知革命的序幕也悄然拉开。显微镜打开了微观世界的大门,望远镜则让人类仰望星空从此有了不同的意义。有了透明而性质稳定的玻璃器皿,没有任何事物比可观察可控制的化学反应更能激发人类的好奇心。

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