Talub 1300 °C läbipõlemata! Vulkaanilisest kivimist kootud tulekustutusülikond – madalam hind, tugevam kaitse

Hiljuti, pärast aastaid kestnud tehniliste takistuste ületamist, juhtis Wuhani tekstiiliülikool edukalt kõvasti tööd Basalt inimese juuksekarvast peenemateks kiududeks ja kudus neist „basaltist draakonisoomustega ülikonnad“, mis taluvad temperatuuri kuni 1300 °C. See läbimurre, mis on pälvinud juhtivate tekstiiliettevõtete tähelepanu, mitte ainult ei lahenda traditsiooniliste tuletõrjeülikondade kaitseprobleeme, vaid saavutab ka parema jõudluse madalama hinnaga. Wuhani tuletõrje- ja päästebüroo esindajad külastasid hiljuti ülikooli, et tellida partii neid ülikondi. Innovatsioon on äratanud huvi mitte ainult kohalikes Hubei ettevõtetes, vaid ka arvukates juhtivates tekstiiliettevõtetes üle kogu riigi.

„Meie „südamikuga mähitud ketramise” tehnoloogia on ülemaailmselt originaalne ja mitmekülgne tehnika. See paistab silma kõrge temperatuuritaluvusega spetsialiseeritud rõivaste valdkonnas ja on toonud tööstuses väärtust üle 2 miljardi jüaani,“ ütles akadeemik Xu Weilini meeskonna ketramise uurimisrühma juht professor Xia Zhigang 19. mail. Ta selgitas, et läbimurre selles valdkonnas Basaltkiud Tuletõrjeülikondade tehnoloogia mitte ainult ei lahenda tavapäraste ülikondade kaitsepiiranguid, vaid edendab ka võimsalt tekstiilmaterjalide teadust ja tekstiilitöötlemisseadmete industrialiseerimist, muutes rahvusvahelise konkurentsi maastikku.

Materjalide revolutsiooni sütitamine: kivi muutmine "basaltist draakonisoomustega ülikondadeks"

"Väljakutse seoses basaltmaterjalid tekkisid tööstuse vajadustest; meie meeskond reageeris neile nõudmistele aktiivselt, tehes spetsiaalset teaduslikku uurimistööd.

2017. aastal, külastades kahte ettevõtet, kuulsid Xia Zhigang ja tema meeskond üksmeelset päringut: kas anorgaanilisi materjale – näiteks basaltit – saaks kasutada kiudude eraldamiseks, lõnga kedramiseks ja kanga kudumiseks, et kaitsta tuletõrjujate elusid rindel?

Basaltkiud pakub suurepärast soojus- ja elektriisolatsiooni, tule- ja külmakindlust, kõrget Keemiline inertsus, korrosioonikindlus ja madal hind. Kiud on aga jäigad ja altid haprale purunemisele, mistõttu on tekstiilitöötlemise ajal tekkivat mittepurustavat, väikese pöördemomendiga painutamist ja keerdumist raske kontrollida.

Ajendatuna missioonist „juurduda Hubeis ja jääda pühendunuks tootmisliinile“, pakkus Xia Zhigang välja: „See on globaalne väljakutse – kas peaksime proovima?“

Pärast ülikooli laborisse naasmist organiseeris Xia Zhigang uurimisrühma ja tegi koostööd kiudketramise ja tekstiiliettevõtetega, et käivitada teoreetiline uurimisalgatus, mis keskendub basaltmaterjalide innovatsioonile. Basaltkiud on anorgaaniline kiud, mis on saadud vulkaanilisest basaltkivimist. Tänu tehnilise varustuse ja töötlemise uuendustele on see muutunud ülipeeneks ja painduvaks, säilitades samal ajal oma loomuliku vastupidavuse kõrgetele temperatuuridele ja korrosioonile.

2021. aastal ühendasid uurimisrühm ja tööstuspartnerid jõud; ülikooli laborid tegid tihedat koostööd tehase tootmisliinidega, et viia läbi pidevaid katseid ja valideerimist. Kiu läbimõõtu vähendati 12 ja 10 mikronilt vaid 5 mikronini – see on kolmandik inimese juuksekarva paksusest. Pärast kümneid tuhandeid pöördemomendikatseid, korduvaid arvutusi, eksperimentaalseid valideerimisi ja tagasiside põhjal optimeerimist viis meeskond lõpule optimaalse protsessi „mittepurustava, kahesuunalise keerutamise ja piiramise jaoks“. See tagas, et basaltkiudu sai kedrata minimaalse pöördemomendiga, jäädes samal ajal kahjustamata.

"Nahasõbralikkus – see oli kõige raskem takistus" basaltkiust kangad!” Meeskonna peamine läbimurre peitub „südamiku mähise ketramise” tehnoloogias: pehmed staapelkiud keeratakse ümber basaltsüdamikniidi. See lähenemisviis säilitab basaltkiudude „vastupidava” kaitsva südamiku, pakkudes samal ajal kerget, pehmet ja nahasõbralikku kandmiskogemust. „Me nimetasime selle uue tehnoloogia „mittepurustavaks, väikese pöördemomendiga, täielikult mähitud lõnga moodustamise tehnoloogiaks”,” selgitab Xia Zhigang. Tema meeskond tegi mitme aasta jooksul koostööd mitmete ettevõtetega, et ületada tehnilisi väljakutseid, tõmmates jäigast basaltist juuksekarvast peenemad kiududeks ja punudes neist „basaltist draakonisoomusülikonnad”, mis taluvad temperatuuri kuni 1300 °C. See läbimurre mitte ainult ei lahendanud traditsiooniliste tuletõrjevahendite kaitsev puudusi, vaid saavutas ka suurepärase jõudluse konkurentsivõimelise hinnaga.

Kuult tuletõrjeväljale: tuletõrjeülikond kehastab "inimtehnoloogia tippu"

Kuu pinnal kuvatud riigilipp köitis hetkega kogu maailma tähelepanu... 2024. aastal säras Chang'e-6 "Kuu riigilipp" kosmoses eredalt. Maailma esimese Kuul kuvatud basaltkiust lipuna pakkus see minu riigi süvakosmoseuuringute missioonidele kriitilist materiaalset tuge. Selle lipu jaoks kasutatud basaltkiu ketramise tehnoloogia töötas välja professor Xia Zhigangi meeskond Wuhani tekstiiliülikoolis.

Tänapäeval koolitab professor Xia meeskonna väljatöötatud ketrustehnoloogia mitte ainult tudengeid ja tööstustehnikuid, vaid toetab ka suuri riiklikke projekte ning on edukalt turustatud erinevates tsiviilsektorites, näidates üles tohutut turupotentsiaali. Katsed näitasid, et 10 sekundi jooksul 1300 °C tõrviku leegi käes hoides süttis traditsiooniline puuvillane kangas koheselt ja aramiidkiust tuletõrjeülikond põles täielikult läbi, samas kui basaltkiust tulekindel kangas näitas vaid kerget mustumist.

2025. aastal tegi meeskond kogu tarneahela ulatuses koostööd mitme kodumaise ettevõttega, et edendada basaltkomposiitsüdamikuga kedratud lõnga laiaulatuslikku tootmist, valmistades selliseid tooteid nagu tuletõrjeülikonnad, saapad, kaitseköied ja tulekustutustekid.

"Võrreldes traditsiooniliste aramiidist tulekustutusülikondadega, basaltkiust ülikonnad pakuvad suurepäraseid jõudlusnäitajaid: nad taluvad temperatuuri kuni 1300 °C ja töötavad usaldusväärselt temperatuurivahemikus -200 °C kuni 700 °C, lahendades tõhusalt kriitilise tehnoloogilise kitsaskoha.

Xia Zhigang märkis uhkusega, et rahvusvahelisel turul pole praegu otseselt võrreldavaid tooteid, mis tähistab Hiina üleminekut selles valdkonnas järgijast liidriks. Samal ajal jätkab uurimisrühm ettevõtetega koostööd edasise optimeerimise nimel, edendades kvaliteetsemate ja innovaatilisemate toodete industrialiseerimist ja rakendamist.

„Maalt Kuule ulatuvad basaltkiu rakendusvõimalused palju kaugemale tuletõrjeülikondadest,“ ütles Xia Zhigang tulevikku vaadates. Ta selgitas, et Kuul on tohutul hulgal Kuu pinnast, mille struktuuriline koostis sarnaneb basaltiga; tulevikus saaks basaltkiust kangaid kasutada skafandrite valmistamiseks ja Kuu ehitamise hõlbustamiseks, aidates inimkonnal edasisi Kuu-uuringuid teha.