3月22日

青少年科技素養(yǎng)提升計(jì)劃

“科技燃?jí)簟た萍计髽I(yè)開(kāi)放日” 

暨材料江湖科普直播課

探索“隱秘”的玻璃世界

走進(jìn)中國(guó)建材總院

全網(wǎng)觀看量超403.8萬(wàn)人次

小料帶您一起回顧

玻璃在高科技領(lǐng)域中

鮮為人知的獨(dú)特用途

科技日?qǐng)?bào)記者何沛蓯

揭秘“龍蝦眼”鏡片

針對(duì)暗物質(zhì)探測(cè)系統(tǒng)

對(duì)大視場(chǎng)X射線探測(cè)鏡頭的迫切需求

總院北分玻纖事業(yè)部開(kāi)展了

龍蝦眼X射線探測(cè)材料的研制

在項(xiàng)目開(kāi)展前

天基X射線探測(cè)視場(chǎng)一般不超出1°

且探測(cè)器體積龐大

在大視場(chǎng)輕小型X射線聚焦探測(cè)方面尚屬空白

該項(xiàng)目仿生自然界中龍蝦眼的視物原理

創(chuàng)新性地研制出

具有微米級(jí)曲面方孔陣列結(jié)構(gòu)的

龍蝦眼X射線探測(cè)鏡頭

滿足了360°內(nèi)任意視場(chǎng)角的要求

微米級(jí)通道結(jié)構(gòu)使其具備輕小型優(yōu)勢(shì)

打破了以往只能依靠大且重的探測(cè)器

進(jìn)行小視場(chǎng)X射線探測(cè)的局限

項(xiàng)目形成了一系列專有技術(shù)

研發(fā)工程師焦朋展現(xiàn)龍蝦眼鏡片的成像原理

研制過(guò)程中遇到了諸多挑戰(zhàn)

玻璃材料的研制

是第一大難點(diǎn) 

研制成功后

要將它們成型為纖維并排列成非常規(guī)整的陣列

是第二大難點(diǎn)

排列規(guī)整后需要的熱彎工序

是第三大難點(diǎn)

實(shí)驗(yàn)初期缺乏X射線性能檢測(cè)的設(shè)備

外出測(cè)試成本又太高而且周期不可控

科學(xué)家們就地取材

以實(shí)驗(yàn)室約50米的走廊

作為光路的通道用激光代替X光

他們?cè)谄D難環(huán)境中取得突破的精神

鼓舞著大家在面對(duì)挑戰(zhàn)時(shí)

不要?dú)怵H，努力前行

本次直播課還向觀眾展示了

光纖傳像材料大家族中的其它成員

光纖面板是由數(shù)千萬(wàn)根微米級(jí)光學(xué)纖維

規(guī)則排列熔合而成

每一光學(xué)纖維均由高折射率纖芯

和低折射率包層復(fù)合而成

光線按照全反射原理在光纖內(nèi)傳輸

具有分辨力高、數(shù)值孔徑大

光學(xué)零厚度等特點(diǎn)

可實(shí)現(xiàn)光學(xué)圖像高保真?zhèn)鬏?/p>

光纖倒像器是在光纖面板的基礎(chǔ)上

將數(shù)千萬(wàn)根光纖繞其幾何光軸

同步旋轉(zhuǎn)180°而成

它繼承了光纖面板的全部特性

并可實(shí)現(xiàn)倒像功能

解決傳統(tǒng)光學(xué)倒像系統(tǒng)體積大

場(chǎng)曲高、分辨力低的問(wèn)題

主要用于微光像增強(qiáng)器中

實(shí)現(xiàn)了夜視器材的小型化

同時(shí)也適用于任何需要圖像倒轉(zhuǎn)的場(chǎng)合

纖維光錐是在光纖面板基礎(chǔ)上

將坯板加熱軟化后拉伸而成

可實(shí)現(xiàn)圖像放大或縮小的特殊效果

主要用于CCD與CMOS耦合

醫(yī)學(xué)成像、顯示器等領(lǐng)域

揭秘從0到N的創(chuàng)新之旅 

石英玻璃被譽(yù)為“玻璃之王”

因其獨(dú)特的性能和廣泛的應(yīng)用而備受重視

它與普通玻璃如何進(jìn)行分辨呢？

普通玻璃主要成分是約70%氧化硅

以及硅酸鈣、硅酸鈉等其他成分

石英玻璃是二氧化硅單一組分

純度可達(dá)到99.99%

更高的甚至可以達(dá)到99.9999%

就像生活中的黃金

石英玻璃就是足金

而普通玻璃就是K金

由于石英玻璃具有非常高的純度

以及穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)

因此它具有非常優(yōu)異的性能

石英玻璃具有很好的熱穩(wěn)定性

普通玻璃倒過(guò)開(kāi)水后再放入冷水

會(huì)出現(xiàn)炸裂

而石英玻璃加熱到1000℃后

放入冷卻水中不會(huì)炸裂

石英玻璃具有很好的耐酸性

與鹽酸、濃硫酸等強(qiáng)酸不會(huì)發(fā)生反應(yīng)

高級(jí)工程師符博講解石英玻璃的廣泛應(yīng)用

石英玻璃的熱膨脹系數(shù)可達(dá)到10—7數(shù)量級(jí)

在高低溫變化很廣的溫度范圍內(nèi)

發(fā)生熱脹冷縮形變量較小

石英玻璃還具有很多其他優(yōu)異性能

因此被稱為“玻璃之王”

自1957年起

石英玻璃團(tuán)隊(duì)在顧真安院士的帶領(lǐng)下

不斷創(chuàng)新石英玻璃技術(shù)

未來(lái)將向更大尺寸、更高純度

更高精度和多功能化發(fā)展

第一塊汽車防彈玻璃 

第一塊汽車防彈玻璃

重量超過(guò)169公斤

厚度達(dá)到7.5厘米

相當(dāng)于現(xiàn)在普通汽車玻璃的十倍

 毛澤東同志曾親自關(guān)心也曾親自乘坐

裝有這塊防彈玻璃的紅旗轎車

宣傳主管王源源介紹研發(fā)故事

在當(dāng)時(shí)的歷史條件下

沒(méi)有良好的制造玻璃的方式

只能使用耐火材料組成一個(gè)大型坩堝

在大坩堝里進(jìn)行玻璃的熔制

使用燃油加熱到1400℃

把玻璃的原料化成玻璃熔漿

澆注到平板模子里變成毛坯

再將大概有45毫米的毛坯進(jìn)行研磨拋光

加工到25毫米厚

把毛坯的精髓部分取出來(lái)進(jìn)行加工

當(dāng)時(shí)工作效率低、時(shí)間周期長(zhǎng)、成品率也低

但就是在這樣不利的條件下

中國(guó)建材總院還是把這塊玻璃做出來(lái)了

當(dāng)時(shí)項(xiàng)目保密等級(jí)很高

所有數(shù)據(jù)、資料都上交

沒(méi)有任何評(píng)獎(jiǎng)

評(píng)職稱也不允許提及

甚至都不被列入單位科研項(xiàng)目、科研成果

但中國(guó)建材總院的科技工作者

都有一種榮譽(yù)感、使命感

這就是老一輩建材人

“胸懷祖國(guó)的大我精神”的生動(dòng)實(shí)踐

甘肅學(xué)校

云南學(xué)校

貴州學(xué)校