3月22日

青少年科技素養提升計劃

“科技燃夢(mèng)·科技企業(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)中國建材總院

全網(wǎng)觀(guān)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

鮮為人知的獨特用途

科技日報記者何沛蓯

揭秘“龍蝦眼”鏡片

針對暗物質(zhì)探測系統

對大視場(chǎng)X射線(xiàn)探測鏡頭的迫切需求

總院北分玻纖事業(yè)部開(kāi)展了

龍蝦眼X射線(xiàn)探測材料的研制

在項目開(kāi)展前

天基X射線(xiàn)探測視場(chǎng)一般不超出1°

且探測器體積龐大

在大視場(chǎng)輕小型X射線(xiàn)聚焦探測方面尚屬空白

該項目仿生自然界中龍蝦眼的視物原理

創(chuàng )新性地研制出

具有微米級曲面方孔陣列結構的

龍蝦眼X射線(xiàn)探測鏡頭

滿(mǎn)足了360°內任意視場(chǎng)角的要求

微米級通道結構使其具備輕小型優(yōu)勢

打破了以往只能依靠大且重的探測器

進(jìn)行小視場(chǎng)X射線(xiàn)探測的局限

項目形成了一系列專(zhuān)有技術(shù)

研發(fā)工程師焦朋展現龍蝦眼鏡片的成像原理

研制過(guò)程中遇到了諸多挑戰

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整的陣列

是第二大難點(diǎn)

排列規整后需要的熱彎工序

是第三大難點(diǎn)

實(shí)驗初期缺乏X射線(xiàn)性能檢測的設備

外出測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)驗室約50米的走廊

作為光路的通道用激光代替X光

他們在艱難環(huán)境中取得突破的精神

鼓舞著(zhù)大家在面對挑戰時(shí)

不要氣餒，努力前行

本次直播課還向觀(guān)眾展示了

光纖傳像材料大家族中的其它成員

光纖面板是由數千萬(wàn)根微米級光學(xué)纖維

規則排列熔合而成

每一光學(xué)纖維均由高折射率纖芯

和低折射率包層復合而成

光線(xiàn)按照全反射原理在光纖內傳輸

具有分辨力高、數值孔徑大

光學(xué)零厚度等特點(diǎn)

可實(shí)現光學(xué)圖像高保真傳輸

光纖倒像器是在光纖面板的基礎上

將數千萬(wàn)根光纖繞其幾何光軸

同步旋轉180°而成

它繼承了光纖面板的全部特性

并可實(shí)現倒像功能

解決傳統光學(xué)倒像系統體積大

場(chǎng)曲高、分辨力低的問(wèn)題

主要用于微光像增強器中

實(shí)現了夜視器材的小型化

同時(shí)也適用于任何需要圖像倒轉的場(chǎng)合

纖維光錐是在光纖面板基礎上

將坯板加熱軟化后拉伸而成

可實(shí)現圖像放大或縮小的特殊效果

主要用于CCD與CMOS耦合

醫學(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”

因其獨特的性能和廣泛的應用而備受重視

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

純度可達到99.99%

更高的甚至可以達到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

以及穩定的結構

因此它具有非常優(yōu)異的性能

石英玻璃具有很好的熱穩定性

普通玻璃倒過(guò)開(kāi)水后再放入冷水

會(huì )出現炸裂

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、濃硫酸等強酸不會(huì )發(fā)生反應

高級工程師符博講解石英玻璃的廣泛應用

石英玻璃的熱膨脹系數可達到10—7數量級

在高低溫變化很廣的溫度范圍內

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(chēng)為“玻璃之王”

自1957年起

石英玻璃團隊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(chē)防彈玻璃 

第一塊汽車(chē)防彈玻璃

重量超過(guò)169公斤

厚度達到7.5厘米

相當于現在普通汽車(chē)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(chē)

宣傳主管王源源介紹研發(fā)故事

在當時(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

當時(shí)工作效率低、時(shí)間周期長(cháng)、成品率也低

但就是在這樣不利的條件下

中國建材總院還是把這塊玻璃做出來(lái)了

當時(shí)項目保密等級很高

所有數據、資料都上交

沒(méi)有任何評獎

評職稱(chēng)也不允許提及

甚至都不被列入單位科研項目、科研成果

但中國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