Klarar 1300°C utan att bränna igenom! En brandbekämpningsdräkt vävd av vulkanisk bergart – lägre kostnad, starkare skydd

Nyligen, efter år av att övervinna tekniska hinder, lyckades Wuhan Textile University dra hårt Basalt till fibrer finare än ett mänskligt hårstrå och vävde dem till "Basalt Dragon-Scale Suits" som kan motstå temperaturer på 1300 °C. Detta genombrott, som har uppmärksammats av ledande textilföretag, åtgärdar inte bara de skyddande bristerna hos traditionella brandbekämpningsdräkter utan uppnår också överlägsen prestanda till en lägre kostnad. Representanter från Wuhans brand- och räddningsbyrå besökte nyligen universitetet för att beställa ett parti av dessa dräkter. Innovationen har väckt intresse inte bara från lokala företag i Hubei utan även från ett flertal ledande textilföretag över hela landet.

”Vår teknik ’Core-Wrapped Spinning’ är en globalt originell och mångsidig teknik. Den utmärker sig inom högtemperaturbeständiga specialkläder och har genererat över 2 miljarder yuan i industrivärde”, sa professor Xia Zhigang, chef för spinningsforskningsgruppen under akademikern Xu Weilins team, den 19 maj. Han förklarade att genombrottet inom Basaltfiber Tekniken för brandbekämpningsdräkter löser inte bara de skyddande begränsningarna hos konventionella dräkter utan främjar även kraftfullt textilmaterialvetenskap och industrialiseringen av textilbearbetningsutrustning, vilket förändrar den internationella konkurrensen.

Att väcka en materialrevolution: Att förvandla sten till "basaltdrakskaladräkter"

"Utmaningen gällande basaltmaterial härrörde från industrins behov; vårt team svarade aktivt på dessa krav genom att bedriva dedikerad vetenskaplig forskning."

År 2017, när Xia Zhigang och hans team besökte två företag, hörde de en enhällig förfrågan: Skulle oorganiska material – som basalt – kunna användas för att utvinna fibrer, spinna garn och väva tyg för att skydda brandmännens liv i frontlinjen?

Basaltfiber erbjuder utmärkt värme- och elektrisk isolering, brand- och köldbeständighet, hög Kemisk tröghet, korrosionsbeständighet och låg kostnad. Fibrerna är dock styva och benägna att spricka, vilket gör det svårt att kontrollera icke-förstörande böjning och vridning med lågt vridmoment under textilbearbetning.

Driven av ett uppdrag att "slå rot i Hubei och förbli engagerad i produktionslinjen" föreslog Xia Zhigang: "Detta är en global utmaning – ska vi prova?"

När Xia Zhigang återvände till universitetslaboratoriet organiserade hon en forskningsgrupp och samarbetade med fiberspinneri- och textilföretag för att lansera ett teoretiskt forskningsinitiativ inriktat på innovation av basaltmaterial. Basaltfiber är en oorganisk fiber som utvinns ur vulkanisk basaltbergart. Genom innovationer inom teknisk utrustning och bearbetning har den blivit ultrafin och flexibel, samtidigt som den behåller sin naturliga motståndskraft mot höga temperaturer och korrosion.

År 2021 gick forskargruppen och industripartners samman; universitetslaboratorier samarbetade nära med fabrikernas produktionslinjer för att genomföra kontinuerlig testning och validering. Fiberdiametern minskades från 12 mikron och 10 mikron ner till bara 5 mikron – en tredjedel av tjockleken på ett mänskligt hårstrå. Efter tiotusentals vridmomentstester, upprepade beräkningar, experimentella valideringar och optimering baserad på feedback, slutförde teamet en optimal process för "icke-destruktiv, dubbelriktad vridning med inneslutning". Detta säkerställde att basaltfibern kunde spinnas med minimalt vridmoment samtidigt som den förblev oskadad.

"Hudvänlighet – det var det svåraste hindret för basaltfibertyger!" Teamets kärngenombrott ligger i "core-wrap spinning"-tekniken: mjuka stapelfibrer tvinnas runt ett basaltkärnfilament. Denna metod behåller basaltfiberns "robusta" skyddande kärna samtidigt som den ger en lätt, mjuk och hudvänlig bärupplevelse. "Vi kallade denna nya teknik 'icke-förstörande, lågvridmoment, full-wrap garnbildningsteknik'", förklarar Xia Zhigang. Hans team samarbetade med flera företag under flera år för att övervinna tekniska utmaningar, genom att dra stel basalt till fibrer finare än människohår och väva dem till "Basalt Dragon-Scale Suits" som kan motstå temperaturer på 1 300 °C. Detta genombrott åtgärdade inte bara de skyddande bristerna hos traditionell brandbekämpningsutrustning utan uppnådde också överlägsen prestanda till ett konkurrenskraftigt pris.

Från månen till brandplatsen: En brandbekämpningsdräkt förkroppsligar "den mänskliga teknologins topp"

Den nationella flaggan som visades på månens yta fångade världens uppmärksamhet på ett ögonblick... År 2024 lyste Chang'e-6:s "månnationalflagga" starkt i rymden. Som världens första basaltfiberflagga som visades på månen gav den avgörande materiellt stöd för mitt lands rymdutforskningsuppdrag. Basaltfiberspinningstekniken som används för denna flagga utvecklades av professor Xia Zhigangs team vid Wuhan Textile University.

Idag utbildar spinntekniken som utvecklats av professor Xias team inte bara studenter och industritekniker utan stöder även stora nationella projekt och har framgångsrikt kommersialiserats inom olika civila sektorer, vilket visar på enorm marknadspotential. Experiment visade att traditionellt bomullstyg antändes omedelbart när det exponerades för en 1 300 °C hög fackla i 10 sekunder och en brandbekämpningsdräkt av aramid brann igenom helt, medan det brandsäkra tyget av basaltfiber endast uppvisade en lätt svärtning.

År 2025 samarbetade teamet med flera inhemska företag i hela leveranskedjan för att driva storskalig produktion av kärnspunna garner av basaltkomposit, och tillverkade produkter som brandskyddskläder, stövlar, skyddsrep och brandfiltar.

"Jämfört med traditionella brandbekämpningsdräkter av aramid, basaltfiberdräkter erbjuder överlägsna prestandamått: de tål temperaturer upp till 1 300 °C och fungerar tillförlitligt inom ett intervall från -200 °C till 700 °C, vilket effektivt löser en kritisk teknisk flaskhals.

Xia Zhigang noterade med stolthet att det för närvarande inte finns några direkt jämförbara produkter på den internationella marknaden, vilket markerar Kinas övergång från en följare till en ledare inom detta område. Samtidigt fortsätter forskargruppen att arbeta med företag för ytterligare optimering, vilket driver industrialiseringen och tillämpningen av mer högkvalitativa, innovativa produkter.

”Från jorden till månen sträcker sig användningsmöjligheterna för basaltfiber långt bortom brandbekämpningsdräkter”, sa Xia Zhigang med blicken mot framtiden. Han förklarade att månen har stora mängder månjord med en strukturell sammansättning som liknar basalt; i framtiden skulle basaltfibertyger kunna användas för att tillverka rymddräkter och underlätta månbygget, vilket skulle hjälpa mänskligheten i vidare månutforskning.