耐高溫1400℃！這種材料的生產(chǎn)設(shè)備長沙造
時(shí)間:2024-05-04 12:31 來源:jslgpump.com 作者:利工集團(tuán) 點(diǎn)擊:
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電能高效高質(zhì)轉(zhuǎn)化全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成功“拿捏”世界最輕固體
耐高溫1400℃！這種材料的生產(chǎn)設(shè)備長沙造
長沙晚報(bào)全媒體記者 徐運(yùn)源
研發(fā)名片
電能高效高質(zhì)轉(zhuǎn)化全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室由湖南大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、湖南中科電氣股份有限公司三方共建，面向國家“雙碳”目標(biāo)、高端工業(yè)制造、海洋安全的重大需求，聚焦電磁、電熱、電聲高效高質(zhì)轉(zhuǎn)化等方向，重點(diǎn)解決水下遠(yuǎn)程探測、高品質(zhì)鋼材生產(chǎn)與高端材料制備的國家急需，打造電能高效高質(zhì)轉(zhuǎn)化國家戰(zhàn)略科技力量。
把一朵鮮艷的玫瑰花放在幾毫米厚的氣凝膠上，點(diǎn)火炙烤氣凝膠，玫瑰花不受影響，依舊保持鮮艷的盛開狀態(tài)……氣凝膠這種具有極佳隔熱保溫效果的材料看似不起眼，卻在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池隔熱、航空航天、石油運(yùn)輸管道等領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用，對(duì)于保障國計(jì)民生意義重大。
然而，生產(chǎn)氣凝膠的核心裝備曾經(jīng)大量依賴進(jìn)口，一度面臨“卡脖子”。電能高效高質(zhì)轉(zhuǎn)化全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任羅安院士帶隊(duì)破局，聯(lián)合企業(yè)麥格米特持續(xù)攻關(guān)，研發(fā)的相關(guān)核心設(shè)備在國內(nèi)市場成“獨(dú)一份”，依托核心設(shè)備生產(chǎn)的氣凝膠年產(chǎn)值突破30億元。
如今，實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合企業(yè)研發(fā)的系列高頻微波電熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，已在氣凝膠、石墨烯、密胺泡綿等高端材料的生產(chǎn)制備中得到廣泛應(yīng)用。
成功“拿捏”世界最輕固體
氣凝膠，被稱作世界最輕的固體和“凍住的煙”。這種新材料看似“脆弱”其實(shí)堅(jiān)固耐用，最高能承受1400℃的高溫。但要將它固化制備出來非?？简?yàn)技術(shù)水平。
高頻微波電熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是氣凝膠等高端材料制備的核心裝備。“就像家用微波爐為食品加熱一樣，高頻微波電熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)是大型的微波加熱裝備，利用工業(yè)微波穿透性強(qiáng)、速度快、均勻性好的特點(diǎn)進(jìn)行加熱，把材料迅速固化下來。”實(shí)驗(yàn)室副主任何志興教授介紹。
在氣凝膠的制備過程中，需要微波功率穩(wěn)定輸出，如果微波功率不穩(wěn)定，生產(chǎn)的材料有的固化得好、有的固化得差，品質(zhì)就會(huì)大打折扣。這其中，作為高頻微波電熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的重要組成部分，電源在實(shí)現(xiàn)大功率高穩(wěn)定微波發(fā)射方面是關(guān)鍵一環(huán)。
麥格米特全球研發(fā)中心主任方旺林回憶，在麥格米特進(jìn)入市場前，國內(nèi)已有企業(yè)在生產(chǎn)氣凝膠材料，但核心裝備多為進(jìn)口，而且用到的電源多為傳統(tǒng)的變壓器電源，效率比較低，故障率也比較高。
“以前，制備材料時(shí)如果壞了一個(gè)電源，一批新材料就廢了。我們與羅安院士團(tuán)隊(duì)合作，利用開關(guān)電源替代變壓器電源，才把可靠性做起來，國內(nèi)現(xiàn)在生產(chǎn)氣凝膠的公司，固化段設(shè)備基本上都是我們提供的。”對(duì)此，方旺林頗為自豪。
作為羅安院士團(tuán)隊(duì)的核心成員，何志興印象深刻的一個(gè)細(xì)節(jié)是，在研發(fā)超高頻微波電熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)時(shí)，特種電源電壓要達(dá)到2萬伏。
“以前從沒有做過這么高電壓的特種電源，剛開始心里是有點(diǎn)打鼓的。”何志興說，后來在羅院士的指導(dǎo)下，把安全措施做好，嚴(yán)格按照規(guī)范化流程不斷調(diào)試，嘗試了多種方案，用了將近3年的時(shí)間才突破了2萬伏高穩(wěn)定電壓的難題。
隨著技術(shù)的解決，新一代超高頻微波電熱轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)入驗(yàn)證階段，即將量產(chǎn)投入使用。屆時(shí)，制備氣凝膠等高端材料不僅可以進(jìn)一步提高品質(zhì)，還可以進(jìn)一步降低成本，完全媲美國際先進(jìn)水平。
裝備改變品質(zhì)，品質(zhì)影響世界
進(jìn)入電能高效高質(zhì)轉(zhuǎn)化全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，一樓大廳的兩組標(biāo)語格外醒目。右邊“實(shí)事求是，敢為人先”的湖湘精神為人所熟知，左邊的“裝備改變品質(zhì)，品質(zhì)影響世界”又該如何理解？
“這是我們的科研理念，羅老師一直跟我們強(qiáng)調(diào)，要把論文寫在祖國大地上，要把科研成果形成裝備去實(shí)際應(yīng)用，解決實(shí)際問題，比如通過電能轉(zhuǎn)換裝備可以生產(chǎn)出高品質(zhì)特殊鋼、超薄銅箔、高端材料，通過這些應(yīng)用就可以改變世界。”何志興告訴記者。
遵循這些科研理念，羅安院士帶領(lǐng)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)國家重大戰(zhàn)略需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，持續(xù)攻關(guān)取得了一批原創(chuàng)性引領(lǐng)性成果。
電磁攪拌系統(tǒng)裝備研發(fā)曾是我國電磁冶金領(lǐng)域的難題。羅安院士和團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了數(shù)百次方案論證與完善，首創(chuàng)了無齒槽電磁攪拌技術(shù)，研制出了世界最寬3.6米寬厚板坯電磁攪拌系統(tǒng)、我國首套30噸雙通道電磁加熱裝備，使我國進(jìn)入該領(lǐng)域的世界領(lǐng)先行列。
近年來，團(tuán)隊(duì)又著眼于國家新的戰(zhàn)略需求，重點(diǎn)攻關(guān)海洋水聲探測、通信及海底供電核心技術(shù)與裝備，研制的海島特種電源裝備已應(yīng)用于南海、東海諸多島嶼……
“我們未來的目標(biāo)是在電磁轉(zhuǎn)化領(lǐng)域繼續(xù)領(lǐng)跑世界，在電熱轉(zhuǎn)化領(lǐng)域要達(dá)到整體國際先進(jìn)。”展望未來，35歲的何志興信心滿滿。
研發(fā)者說
“人才是創(chuàng)新的第一資源，實(shí)驗(yàn)室將培養(yǎng)更多高精尖人才，以及掌握?qǐng)?jiān)實(shí)專業(yè)技能的創(chuàng)新型人才；同時(shí)與企業(yè)建立聯(lián)合研發(fā)中心，通過技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品轉(zhuǎn)化助推企業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)革新，從而助力湖南和長沙打造具有核心競爭力的科技創(chuàng)新高地。” ——何志興
走進(jìn)長沙新設(shè)研發(fā)機(jī)構(gòu)50強(qiáng)系列報(bào)道之三
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