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  剛剛開(kāi)采出的玄武巖礦石，敲打成小石塊，就可以當(dāng)做鋪路材料。而如果利用高溫熔融手段，將石頭熔化后拉制成金黃色的纖維細(xì)絲，再加工成為性能多樣的新型材料，礦石的經(jīng)濟(jì)和應(yīng)用價(jià)值則會(huì)大大提升。

  近日，記者走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，揭秘科研人員是如何“點(diǎn)石成金”，讓一塊普通的玄武巖礦石實(shí)現(xiàn)大變身。
  在中科院新疆理化所環(huán)境科學(xué)與技術(shù)研究室的一個(gè)展示柜中，沉甸甸的玄武巖礦石和細(xì)如發(fā)絲的玄武巖纖維擺放在一起。如果不看標(biāo)簽上的文字說(shuō)明，很難想象二者的關(guān)系竟如此“親密”。
  據(jù)該所馬鵬程研究員介紹，玄武巖纖維是一種以玄武巖礦石為原料，通過(guò)熔融拉絲而制成的纖維狀材料，具有優(yōu)異的絕緣、耐腐蝕、阻燃等性能，且生產(chǎn)過(guò)程基本無(wú)污染，因此被稱為“21世紀(jì)的綠色材料”。

  近年來(lái)，馬鵬程研究員帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)，搭建起國(guó)內(nèi)首個(gè)玄武巖纖維材料數(shù)據(jù)庫(kù)，并發(fā)現(xiàn)影響玄武巖纖維“強(qiáng)度”的關(guān)鍵因子。最近，他們又成功建成西北地區(qū)首個(gè)50孔連續(xù)玄武巖纖維拉絲設(shè)備，并一次試車成功，這為今后深入研究玄武巖纖維的性能和開(kāi)辟材料的新型應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

  馬鵬程研究員介紹，這套實(shí)驗(yàn)設(shè)備由兩部分組成，一個(gè)是玄武巖石料熔料爐，另一個(gè)是玄武巖連續(xù)纖維拉絲爐。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，玄武巖礦石通過(guò)兩步法實(shí)現(xiàn)纖維化：即高溫將玄武巖礦石熔化和均質(zhì)化，然后采用特定工藝將熔料拉絲形成纖維材料。
  制備原理看似簡(jiǎn)單，但操作起來(lái)并不容易，一次實(shí)驗(yàn)往往要從清晨做到深夜。

  當(dāng)天上午，該所實(shí)驗(yàn)員葸雄宇正半蹲著查看玄武巖石料溶制爐的溫度參數(shù)，這只是實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)小步驟。葸雄宇介紹，從各地收集來(lái)的玄武巖原石在進(jìn)行破碎、清洗和干燥后，加入到熔制爐中，當(dāng)爐內(nèi)溫度升高至1500℃后，原石逐漸融化成液態(tài)，內(nèi)部的各種物質(zhì)也在高溫作用下變得均勻。實(shí)驗(yàn)人員需要用特制鉗子將液態(tài)玄武巖取出，讓其自然冷卻變成固體熟料。由于此時(shí)爐內(nèi)溫度高達(dá)1500℃，即使距離半米開(kāi)外，也可能會(huì)被熱氣灼傷，實(shí)驗(yàn)人員需要身穿特質(zhì)的耐高溫裝備。
  冷卻后的玄武巖熟料加入到纖維拉絲爐后，再次進(jìn)行1400℃的高溫熔化，熔化好的液體經(jīng)引絲冷卻成形，通過(guò)涂油器涂覆浸潤(rùn)劑后繞在拉絲機(jī)上進(jìn)行拉絲。這樣，玄武巖纖維就基本制備而成。
  利用這些玄武巖纖維，科研人員能夠制備出各種新型材料，包括各種復(fù)合材料管道、復(fù)合筋、結(jié)構(gòu)件等。最近，馬鵬程帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)以玄武巖纖維為原料研制成功小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，采用玄武巖纖維的葉片的彎曲強(qiáng)度比傳統(tǒng)的玻璃纖維提高了近70%。
  玄武巖纖維拉絲設(shè)備建成后，將進(jìn)一步拓寬玄武巖纖維的研究領(lǐng)域。比如一些玄武巖礦石由于某些元素含量較低，很難拉絲成形。實(shí)驗(yàn)人員可以在石料熔制這一環(huán)節(jié)中人為加入其它元素，改變材料的元素含量，從而使得加工而成的玄武巖礦石熟料具備拉絲條件，提高礦石的應(yīng)用價(jià)值。
  此外，實(shí)驗(yàn)人員在對(duì)制備而成的玄武巖纖維進(jìn)行分析后，根據(jù)其特性在表明涂抹浸潤(rùn)劑，使其具備導(dǎo)電、油水分離的特性，獲得更廣闊的應(yīng)用前景。
  新疆具有豐富的玄武巖礦產(chǎn)資源，但多數(shù)被以碎石形式用于道路、建筑等領(lǐng)域，產(chǎn)品的附加值較低。
  目前，馬鵬程研究員帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)展基于本地玄武巖礦石制備高性能連續(xù)纖維的研究工作。項(xiàng)目的實(shí)施不僅有望提升玄武巖礦產(chǎn)資源的應(yīng)用附加值，在高性能纖維領(lǐng)域取得一些專有成果，也為實(shí)現(xiàn)區(qū)域礦產(chǎn)資源由低端應(yīng)用向高端發(fā)展的轉(zhuǎn)變提供技術(shù)支撐。