石头也能拉成丝 航天事业中的黑科技藏不住了！｜守初心强“四力”助发展
封面新闻记者 刘彦君 摄影报道
"超越想象的边界，科技正书写着奇迹。”你相信吗？连坚硬的石头也能被拉成纤细的丝线。
11月23日，四川华蓥市四川谦宜复合材料有限公司玄武岩拉丝车间内，伴着滚滚热浪，股股细丝如流水般从漏斗状的炉口倾泻而出。这也是世界首条玄武岩纤维2400孔漏板拉丝智能化池窑生产线。
“这不仅仅是科学的魔法，更是航天事业中深藏不露的黑科技。”因为出炉后呈金褐色光泽，纤维工艺工程师李家欣将这一生产过程形象地称为“点石成金”。
这些纤维，被广泛运用于航空航天、建筑建材、道路桥梁、舰艇船舶、风力发电等领域。令人熟知的便是，今年6月，嫦娥六号在月球展开的那面五星红旗。
玄武岩纤维2400孔漏板拉丝智能化池窑生产线
“点石成金”
让石头拉成丝只需要四步
“玄武岩其实是由火山喷发出的岩浆冷凝而成的。”进入“点石成金”的车间前，李家欣先做了科普，最常见的颜色则有黑色、黑褐色和暗绿色。
如果想让石头拉成丝，则需要几步？李家欣略微思索，给出一个答案，“四步，大的步骤来说，配料、磨粉、融化、拉丝。”
四川谦宜复合材料有限公司生产车间内，工人把一袋袋灰色粉末倒入装有漏板的熔炉，经过1450~1500℃加热至熔融状态，通过铂铑合金拉丝漏板快速拉制。
李家欣向记者介绍玄武岩纤维
经高温熔融后，每台熔炉漏板下方都神奇地出现了一根根连续不断、泛着金灿灿的光泽细如发丝的纤维。
“这些粉末皆由我们精心配比而成。”李家欣说，玄武岩这种“顽皮”的石头，想要改变它的结构绝非易事。
因为天然玄武岩化学成分的不稳定性，使其在熔制过程中可能会出现边熔边结晶的现象；在纤维成型的过程中，熔融体也会有不同程度的析晶倾向。“这些困难都需解决，否则将影响纤维的特性和最终产品的质量。”
“但经过我们科研人员经过不断地探索，攻克重重难关，现如今中国已成为全世界少数几个掌握玄武岩纤维拉丝生产技术的国家。”李家欣说。
柔若发丝、韧不可摧的玄武岩纤维
柔若发丝 韧不可摧
织就月宫上的五星红旗
在成品车间，记者伸手触摸这些由石头拉成的丝，触感细腻而令人惊叹。尝试着拉扯，发现它们又坚不可摧，展现出非凡的强度。
触摸这些纤维，就像在指尖轻滑过精密的机械组件，既能感受到材料本身的密实与强度，又能体会到其表面处理的极致平滑。
李家欣拿起一股纤维，详细介绍道，“这是由2400根纤维丝加捻而成，加捻后的玄武岩纤维像棉线，可织布、可做防护服。”
“虽然一根玄武岩纤维丝的直径只有头发丝的三分之一，但其强度却是同等直径钢纤维的两倍，还耐腐蚀、耐高温、耐低温，并有效隔热防辐射。”这就像金庸武侠剧里面的“金丝软甲”，穿在身上不仅轻便，还能“刀枪不入”。
消防员穿上由它制成的防护服，能轻松应对高温环境；而航天员穿上玄武岩纤维航天服，则能在太空中耐高温、隔强热并有效阻挡辐射，确保安全无虞。
“借助玄武岩纤维的特质，我国成功制出了无温控保护、独立动态展示的‘石头版’高品质织物国旗。”李家欣说，让大家熟知的便是，今年6月3日由嫦娥六号着陆器携带、在月球背面成功展开的国旗。这是中国首次在月球背面独立动态展示国旗。
工人正在打包玄武岩纤维
四大高技术纤维之一
不止在航天事业中发挥能效
“你所看到的谦宜这条生产线，实际上也是世界首条玄武岩纤维2400孔漏板拉丝智能化池窑生产线。”李家欣说，这也使得广安成为全国唯一同时具备生产玄武岩离心纤维及连续玄武岩纤维池窑拉丝能力的产业基地。
“玄武岩纤维的应用不仅限于国旗的制造。”李家欣说，20多年来，作为我国重点发展的第四大高技术纤维，玄武岩纤维的应用场景不断拓展。谦宜的客户涵盖建筑、环保、能源、汽车、航空航天、军工、船舶等众多领域。
无垠太空，航天器增强部件适应辐射、高低温等环境；蔚蓝海面，生态养殖蚝排助农增收，海洋网箱可抗12级台风；大漠戈壁，风力发电机叶片、光伏支架使用时间长、更耐用；城市乡村，建筑复合筋、电缆保护层步入日常生活……
指着一袋包装严实的短块玄武岩纤维，李家欣举例，“这些纤维还能被用来铺设高速公路和飞机场。”如果将玄武岩纤维和高分子基体制成纤维增强复合材料，还可以用来制造坦克、舰船、飞机的外壳。
作为我国玄武岩纤维产业重镇，近年来，华蓥将玄纤产业作为支柱性、战略性、决定性产业重点培育，涵盖“矿石开采、原料均化、原丝生产、复合材料、装备制造”的玄武岩全产业链已经形成，奋力打造全国玄纤产业龙头。
“华蓥积极搭建产学研合作平台，推进产业链与创新链深度融合。”华蓥山经开区管委会经济发展局局长明淋介绍，目前，华蓥与北大、清华等多所高校开展深度合作，设立院士工作站，成功创建全国首个玄武岩纤维及先进复合材料专项的国家市场监管技术创新中心、省级玄武岩纤维制造业创新中心。
九峰山实验室发布全新“黑科技” 无人机空中无线充电走入现实
九峰山实验室8英寸硅基氮极性氮化镓衬底。（图片由受访者提供）
湖北日报讯（记者马文俊）“嗡……”伴随桨叶旋转的轻鸣，一架携带感应线圈的无人机腾空而起，地面天线阵列迅速将其精准锁定。刹那间，遥控终端显示无人机电量持续上升——无需线缆羁绊，无需降落补给，无人机空中无线充电走入现实。
3月25日，九峰山实验室发布全新“黑科技”，其自主研发的氮化镓芯片、器件，能够让无人机在20米范围内动态完成无线补能。
受限于器件性能，传统接触式无线充电面临供电距离短等限制。作为第三代化合物半导体材料的代表，氮化镓不仅具备高输出功率、高功率密度、高工作带宽、高效率等优势，还兼具体积小、重量轻的特点，能将器件发射功率大幅提高。
“历时2年多，我们在氮化镓无线传输领域陆续取得多项突破，近期在全球首次制备8英寸硅基氮极性氮化镓晶圆，在氮化镓大规模产业化爆发前夜抢先一步。”九峰山实验室研究中心无线领域首席专家吴畅介绍。
依托九峰山实验室自主研发的氮化镓芯片、器件，无人机可在20米范围内动态完成无线补能。（图片由受访者提供）
因材料、工艺等瓶颈制约，目前国际上仅有少数机构可小批量生产同类产品，且价格高昂。对比常见的镓极性氮化镓，九峰山实验室完成的氮极性氮化镓产品，它的功率密度可高出2至3倍，而成本降低了三成以上。
九峰山实验室同期还发布了国内首个100纳米硅基氮化镓商用PDK（工艺设计套件），成为当前该领域国内最领先的氮化镓制程工艺。这一工艺设计套件，能从工艺参数、器件模型、设计规则等多领域，为下游厂商提供全面的设计工具。
“面向海量的应用市场，氮化镓器件可全面赋能5G/6G通信、自动驾驶、航空航天等诸多领域。”吴畅举例说，随着卫星手机走进大众生活，能够满足高速率、低延迟通讯的硅基氮化镓技术，有望在低轨商用卫星上铺开应用，继而打开万亿级市场蓝海。
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