院士觀點:中國玄武巖纖維及其復合材料的發(fā)展現(xiàn)狀與應用前景(節(jié)選)
中國科學院地質與地球物理研究所中國科學院院士劉嘉麒
我是搞地質的,做博士論文的時候就搞火山巖、玄武巖,搞了一輩子。玄武巖是一種火山巖,中國所有省市區(qū)幾乎都能找到。玄武巖被選出來放到爐子里熔了,熔融溫度要在1500度以上,然后通過漏板就可以拉絲了,絲是初級產品,再進一步加工就可以做成很多的復合材料。玄武巖是一次成絲,不像碳纖維要先變成碳再拉絲,其他纖維,如芳綸纖維工藝都比它復雜。玄武巖纖維在整個生產過程中沒有廢氣、廢料排出來,無污染,你到工廠口罩都不用戴,一般的防護就可以了。
玄武巖纖維的性能好,第一個就是它的熱傳導系數(shù)低,阻燃性能好,是既耐高溫又耐低溫的上好的絕熱材料。它的使用溫度高溫可以到700多度,低溫可以到負269度,像它這樣既耐高溫又耐低溫的材料很難得到。
第二個是它與水泥相容性好,握裹力強,對增強水泥混凝土結構具有無可替代的優(yōu)勢。我們好多高速公路經常裂,出毛病,就是因為混凝土本身不行,如果你把它摻上 一定比例的短纖維,就是玄武巖的短纖維,這個路就要好得多。交通部已經出了玄武巖纖維用到高速公路建設上的國家標準,連加拿大這樣發(fā)達國家也引進了我國的玄武巖纖維材料生產技術,應該說我們在生產與應用方面都有了比較成熟的經驗。
第三個性能是抗拉強度高,力學性能好,是橋梁等建筑方面的優(yōu)選材料。中國建橋現(xiàn)在很厲害了,好多大橋建的非常好,但是用的材料大部分還是合金材料,鋼鐵比較多,如果將玄武巖材料變成鋼筋的話,那么它的壽命和抗老化的程度要高得多,如果說現(xiàn)在的材料能用100至120年的話,用玄武巖的合成材料就可能變成200多年、300多年。
玄武巖材料沒有污染,性能好,性價比高,用途非常廣,發(fā)展空間很大。目前總體發(fā)展勢頭我認為是很好的,但它畢竟是新生事物,在國際上只有30年的歷史,在中國不到20年的歷史。國家“十三五”計劃已經把玄武巖纖維納入到和碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維相媲美的四大纖維之一,國家已經開始重視發(fā)展這種材料,希望大家共同努力,把這個材料能夠發(fā)展得更好,走在世界的前列。
玄武巖纖維公路產業(yè)協(xié)同創(chuàng)新共同體是在中國科協(xié)號召和倡導下,在中國公路學會領導下,由中國公路學會科技成果轉化中心牽頭聯(lián)合十余家生產企業(yè)、應用企業(yè)、國家級工程中心、科研院所和高等院校,在自愿、平等、互利基礎上組建的,以深入實施軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略和推動玄武巖纖維公路產業(yè)協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展為目標,以具有法律約束的契約為保障,聯(lián)合開發(fā)、優(yōu)勢互補、利益共享、風險共擔的協(xié)同創(chuàng)新組織。共同體的建立旨在有效整合各方資源,積極開展聯(lián)合攻關,集中力量實現(xiàn)技術創(chuàng)新和產業(yè)升級,大力推進玄武巖纖維在我國公路工程中的應用,為中國公路交通行業(yè)提供提升抗疲勞性能材料的新選擇,也最終實現(xiàn)玄武巖纖維在公路交通領域的產業(yè)化發(fā)展。