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【创新一线】中国“小微球”
发表日期: 2018-03-13
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[video:《创新一线》 20180312 中国“小微球”]

  

  为了海洋探索,人类发明了深潜器。但您想过没有,探测完成后,深潜器怎么返回呢?

  肯定有人以为是母船把深潜器拉回到海面。但由于海水压力等问题,这是无法实现的。

  那怎么办?只能通过一种既轻又抗压的材料把深潜器安全带回海面,这个材料就是固体浮力材料。就是说,在完成水下作业后,深潜器抛掉压载铁,通过自有浮力回到水面。

  固体浮力材料,从外观上看有点儿像塑料,里面由空心玻璃微球和树脂组成。能提供浮力的核心材料就是这空心的玻璃微球,它的直径大概有几十个微米大小。

  有人会问,易碎的玻璃在制备成空心玻璃微球后,怎么能抗住强大的海水压力呢?其实这是强度和脆性两个概念,强度太高才会脆。脆性材料抗冲击性能不好,所以玻璃杯掉地上会碎。海里面的压力是各个方向的,这种压力压到球体上,是非常均匀的,所以玻璃微球不会受到破坏。这和鸡蛋一敲就碎,但握在拳头里就无法捏碎是一个道理。

  当然,要具备抵御深海高压的性能,玻璃微球还是需要高科技的加持,普通玻璃是肯定不行的。上世纪50年代,美国、日本、俄罗斯开始研制空心玻璃微球,到现在这个技术还处于保密状态。

  2012年6月,我国自主研发的“蛟龙号”创造了下潜7062米的世界同类作业型潜水器最大下潜深度纪录。但“蛟龙号”所用的固体浮力材料全部依赖于进口,这让人们在喜悦之余心有不甘。

  张敬杰是中国科学院理化技术研究所微珠新材料课题组负责人,她深知,固体浮力材料实现国产化的关键环节是制备出高强度的空心玻璃微球。从上世纪九十年代至今,她一直在从事相关研究。在很多像她一样的科研工作者的努力下,中国“小微球”不断取得喜人成果。

  ▲2006年,我国采用原创技术软化学法研制出高性能空心玻璃微球;

  ▲2009年,我国研制出深潜用高性能空心玻璃微球;

  ▲2015年,我国研制出高性能固体浮力材料;

  ▲2017年3月,使用我国自主研发固体浮力材料的万泉号着陆器成功完成万米深海探测;

  ▲2017年10 月,使用我国自主研发固体浮力材料的载人潜器“深海勇士号”完成4500米海试。

  十年,我国完成了固体浮力材料的研发,为向深海进军提供了有力保障。

 

  CCTV 10 《中国“小微球”》

  播出时间:2018年3月12日

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