玄武巖纖維是一種以玄武巖礦石為原料,通過熔融拉絲而制成的纖維狀材料。該纖維具有優異的絕緣、耐腐蝕、阻燃等性能,且生產過程環境友好,因此被稱為“21世紀的綠色材料”。目前只有俄羅斯、烏克蘭、中國、歐盟等少數國家可以生產連續玄武巖纖維。國內各廠家產品在玄武巖礦石、拉絲工藝以及浸潤劑等方面均有不同,造成國產玄武巖纖維性能變化差異較大,難以確定影響纖維力學性能的關鍵因素;此外,由于商業原因,各廠家在纖維材料的組成、性能等參數上難以形成數據共享。
近期,中科院新疆理化所環境科學與技術研究室馬鵬程研究員領銜的復合材料團隊與貴州中科玄武巖纖維材料創新孵化研究院有限公司合作,率先建成國內玄武巖纖維材料大數據體系:通過分析國內10余個廠家23種玄武巖纖維材料在成分、直徑、線密度等參數的差異,明確了決定玄武巖纖維力學性能的關鍵因素;分析了不同浸潤劑對纖維力學性能的影響,建立起浸潤劑組成、含量以及表面性質對纖維整體性能影響的評價體系和過程。科研人員將上述結果進行系統融合,建立基于國內地理、地質等因素考慮的玄武巖纖維材料大數據庫(如圖)。數據庫提供統一的數據輸入/輸出模塊,使得不同廠家的玄武巖纖維材料數據方便快捷地導入,并提供可視化工具實現數據的直觀明了呈現。數據庫還具有分析和比較功能,可根據需求者對纖維某一特定性能的要求,將多個纖維的該參數逐一呈現并實現比較和性能評價。該數據庫的建立為玄武巖纖維材料的選礦、廠址建設及行業空間布局和發展提供參考依據,也為用戶選用合適的玄武巖纖維產品提供有力的指導,從而為玄武巖纖維材料在不同領域的應用提供技術支持。此外,數據庫成果也可用來指導纖維拉絲過程,為開發高性能玄武巖纖維材料提供技術可行性。
圖1. 中國玄武巖纖維材料分布圖
相關科研成果已經獲得國家計算機軟件著作權登記證書,部分數據已經公開。團隊帶頭人馬鵬程研究員應邀于2018年10月17-20日赴俄羅斯莫斯科開展學術交流并訪問俄羅斯玄武巖項目集團(Basalt Project Group)。訪問期間向10余位從事玄武巖纖維研究領域的歐盟專家介紹了中科院新疆理化所在玄武巖纖維材料大數據庫建設、功能型玄武巖纖維浸潤劑以及導電玄武巖纖維及其應用方面的最新研究進展,并探討了各方開展科研合作的可行性。玄武巖纖維產業的領軍人物、奧地利TGMS公司Alfred van der Meulen先生指出中科院新疆理化所在玄武巖纖維材料領域的研究獨具特色,具有重要的理論和應用價值,是在諸多從事玄武巖纖維材料研究團隊中冉冉升起的新星(A rising star among various research groups working on basalt fiber),并盛情邀請團隊成員在適當的時候訪問奧地利,以推動與奧地利大學和企業的科研人員開展合作。
中國玄武巖纖維大數據庫網址:http://222.82.250.216:8088/
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