ทนความร้อนได้ถึง 1300°C โดยไม่ไหม้! ชุดดับเพลิงที่ทอจากหินภูเขาไฟ—ราคาประหยัดกว่า ป้องกันได้แข็งแกร่งกว่า

เมื่อไม่นานมานี้ หลังจากฝ่าฟันอุปสรรคทางเทคนิคมาหลายปี มหาวิทยาลัยสิ่งทอหวู่ฮั่นก็ประสบความสำเร็จในการดึงเส้นใยคุณภาพสูงออกมาได้สำเร็จ หินบะซอลต์ โดยการนำเส้นใยที่ละเอียดกว่าเส้นผมมนุษย์มาทอเป็น "ชุดเกราะเกล็ดมังกรหินบะซอลต์" ซึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิได้ถึง 1300 องศาเซลเซียส นวัตกรรมนี้ซึ่งดึงดูดความสนใจจากบริษัทสิ่งทอชั้นนำ ไม่เพียงแต่แก้ไขข้อบกพร่องด้านการป้องกันของชุดดับเพลิงแบบดั้งเดิมเท่านั้น แต่ยังให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในราคาที่ต่ำกว่าอีกด้วย ตัวแทนจากสำนักงานดับเพลิงและกู้ภัยเมืองอู่ฮั่นได้มาเยี่ยมชมมหาวิทยาลัยเพื่อสั่งซื้อชุดเกราะดังกล่าวจำนวนหนึ่งเมื่อเร็วๆ นี้ นวัตกรรมนี้ดึงดูดความสนใจไม่เพียงแต่จากธุรกิจในมณฑลหูเป่ยเท่านั้น แต่ยังรวมถึงบริษัทสิ่งทอชั้นนำจำนวนมากทั่วประเทศอีกด้วย

“เทคโนโลยี ‘การปั่นเส้นใยแบบพันแกน’ ของเราเป็นเทคนิคที่เป็นเอกลักษณ์และใช้งานได้หลากหลายในระดับโลก โดดเด่นในด้านเสื้อผ้าทนความร้อนสูง และสร้างมูลค่าทางอุตสาหกรรมกว่า 2 พันล้านหยวน” ศาสตราจารย์เซี่ย จื้อกัง หัวหน้ากลุ่มวิจัยการปั่นเส้นใยภายใต้ทีมของศาสตราจารย์ซู เว่ยหลิน กล่าวเมื่อวันที่ 19 พฤษภาคม เขาอธิบายว่าความก้าวหน้าครั้งสำคัญนี้เกิดขึ้นใน... เส้นใยบะซอลต์ เทคโนโลยีชุดดับเพลิงไม่เพียงแต่แก้ไขข้อจำกัดด้านการป้องกันของชุดแบบดั้งเดิมเท่านั้น แต่ยังช่วยพัฒนาวิทยาศาสตร์วัสดุสิ่งทอและการพัฒนาอุตสาหกรรมอุปกรณ์แปรรูปสิ่งทออย่างมาก ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ของการแข่งขันในระดับนานาชาติ

จุดประกายการปฏิวัติวัสดุ: เปลี่ยนหินให้กลายเป็น "ชุดเกราะเกล็ดมังกรจากหินบะซอลต์"

"ความท้าทายเกี่ยวกับ" วัสดุบะซอลต์ แนวคิดนี้เกิดขึ้นจากความต้องการของภาคอุตสาหกรรม และทีมงานของเราได้ตอบสนองต่อความต้องการเหล่านั้นอย่างแข็งขันโดยการดำเนินการวิจัยทางวิทยาศาสตร์อย่างทุ่มเท"

ในปี 2017 ระหว่างการเยี่ยมชมบริษัทสองแห่ง เซีย จื้อกังและทีมงานได้รับคำขอที่เป็นเอกฉันท์ว่า วัสดุอนินทรีย์ เช่น หินบะซอลต์ สามารถนำมาใช้สกัดเส้นใย ปั่นเส้นด้าย และทอผ้า เพื่อปกป้องชีวิตของนักดับเพลิงที่ปฏิบัติงานในแนวหน้าได้หรือไม่

เส้นใยบะซอลต์มีคุณสมบัติเป็นฉนวนกันความร้อนและไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทนไฟและทนความเย็นสูง และมีความแข็งแรงสูง เคมี มีคุณสมบัติเฉื่อย ทนต่อการกัดกร่อน และต้นทุนต่ำ อย่างไรก็ตาม เส้นใยมีความแข็งและเปราะแตกหักง่าย ทำให้การดัดและการบิดด้วยแรงบิดต่ำโดยไม่ทำลายเนื้อผ้าในกระบวนการผลิตสิ่งทอควบคุมได้ยาก

ด้วยแรงผลักดันจากพันธกิจที่จะ "ปักหลักในหูเป่ยและมุ่งมั่นในสายการผลิต" เซี่ยจื้อกังจึงเสนอว่า "นี่คือความท้าทายระดับโลก เราลองทำดูกันไหม?"

เมื่อกลับมายังห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัย เซี่ย จื้อกัง ได้จัดตั้งคณะทำงานวิจัยและร่วมมือกับบริษัทปั่นเส้นใยและสิ่งทอเพื่อริเริ่มโครงการวิจัยเชิงทฤษฎีที่มุ่งเน้นการพัฒนานวัตกรรมวัสดุบะซอลต์ เส้นใยบะซอลต์เป็นเส้นใยอนินทรีย์ที่ได้จากหินบะซอลต์ภูเขาไฟ ด้วยนวัตกรรมด้านอุปกรณ์ทางเทคนิคและกระบวนการผลิต ทำให้เส้นใยบะซอลต์มีความละเอียดและยืดหยุ่นสูง ในขณะเดียวกันก็ยังคงคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิสูงและการกัดกร่อนตามธรรมชาติ

ในปี 2021 ทีมวิจัยและพันธมิตรในอุตสาหกรรมได้ผนึกกำลังกัน โดยห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยทำงานร่วมกับสายการผลิตในโรงงานอย่างใกล้ชิดเพื่อทำการทดสอบและตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง เส้นใยมีเส้นผ่านศูนย์กลางลดลงจาก 12 ไมครอนและ 10 ไมครอน เหลือเพียง 5 ไมครอน ซึ่งมีความหนาเพียงหนึ่งในสามของเส้นผมมนุษย์ หลังจากทำการทดสอบแรงบิดหลายหมื่นครั้ง การคำนวณซ้ำ การตรวจสอบเชิงทดลอง และการปรับปรุงให้เหมาะสมตามข้อเสนอแนะ ทีมงานได้สรุปกระบวนการที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ "การบิดแบบสองทิศทางที่ไม่ทำลายเส้นใยโดยมีการจำกัด" ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าเส้นใยบะซอลต์สามารถปั่นได้ด้วยแรงบิดน้อยที่สุดโดยไม่เกิดความเสียหาย

"ความอ่อนโยนต่อผิว—นั่นคืออุปสรรคที่ยากที่สุดสำหรับ" ผ้าใยบะซอลต์! นวัตกรรมสำคัญของทีมอยู่ที่เทคโนโลยี "การปั่นเส้นใยแบบพันแกน": เส้นใยอ่อนนุ่มถูกบิดรอบเส้นใยแกนบะซอลต์ วิธีนี้ช่วยรักษาแกนป้องกันที่ "แข็งแกร่ง" ของเส้นใยบะซอลต์ไว้ ในขณะเดียวกันก็มอบประสบการณ์การสวมใส่ที่เบา นุ่ม และเป็นมิตรต่อผิว "เราตั้งชื่อเทคโนโลยีใหม่นี้ว่า 'เทคโนโลยีการขึ้นรูปเส้นด้ายแบบพันรอบเต็มที่ ไม่ทำลายโครงสร้าง และใช้แรงบิดต่ำ'" เซี่ย จื้อกัง อธิบาย ทีมของเขาได้ร่วมมือกับหลายบริษัทเป็นเวลาหลายปีเพื่อเอาชนะความท้าทายทางเทคนิค โดยดึงบะซอลต์ที่แข็งให้เป็นเส้นใยที่ละเอียดกว่าเส้นผมมนุษย์ และทอเป็น "ชุดบะซอลต์เกล็ดมังกร" ที่สามารถทนต่ออุณหภูมิได้ถึง 1,300°C นวัตกรรมนี้ไม่เพียงแต่แก้ไขข้อบกพร่องด้านการป้องกันของอุปกรณ์ดับเพลิงแบบดั้งเดิมเท่านั้น แต่ยังบรรลุประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในราคาที่แข่งขันได้อีกด้วย

จากดวงจันทร์สู่สนามรบ: ชุดดับเพลิงคือสุดยอดแห่งเทคโนโลยีของมนุษย์

ธงชาติที่ปรากฏบนพื้นผิวดวงจันทร์ดึงดูดความสนใจของทั่วโลกในทันที... ในปี 2024 ธงชาติ "แห่งชาติบนดวงจันทร์" ฉางเอ๋อ-6 ส่องประกายเจิดจ้าในอวกาศ ในฐานะธงที่ทำจากเส้นใยบะซอลต์ผืนแรกของโลกที่ปรากฏบนดวงจันทร์ มันได้ให้การสนับสนุนด้านวัสดุที่สำคัญยิ่งต่อภารกิจสำรวจอวกาศห้วงลึกของประเทศเรา เทคโนโลยีการปั่นเส้นใยบะซอลต์ที่ใช้สำหรับธงนี้ได้รับการพัฒนาโดยทีมงานของศาสตราจารย์เซี่ย จื้อกัง ที่มหาวิทยาลัยสิ่งทอหวู่ฮั่น

ปัจจุบัน เทคโนโลยีการปั่นเส้นใยที่พัฒนาโดยทีมของศาสตราจารย์เซี่ย ไม่เพียงแต่ใช้ฝึกอบรมนักศึกษาและช่างเทคนิคในอุตสาหกรรมเท่านั้น แต่ยังสนับสนุนโครงการสำคัญระดับชาติและประสบความสำเร็จในการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ในภาคพลเรือนต่างๆ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพทางการตลาดที่มหาศาล การทดลองแสดงให้เห็นว่า เมื่อสัมผัสกับเปลวไฟจากคบเพลิงที่อุณหภูมิ 1,300 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 10 วินาที ผ้าฝ้ายแบบดั้งเดิมจะติดไฟทันที และชุดดับเพลิงที่ทำจากเส้นใยอะรามิดจะไหม้หมด ในขณะที่ผ้ากันไฟที่ทำจากเส้นใยบะซอลต์แสดงให้เห็นเพียงรอยดำเล็กน้อยเท่านั้น

ในปี 2025 ทีมงานได้ร่วมมือกับองค์กรภายในประเทศหลายแห่งตลอดทั้งห่วงโซ่อุปทาน เพื่อผลักดันการผลิตเส้นด้ายแกนปั่นคอมโพสิตบะซอลต์ในปริมาณมาก สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ชุดดับเพลิง รองเท้า เชือกป้องกัน และผ้าห่มกันไฟ

"เมื่อเปรียบเทียบกับชุดดับเพลิงที่ทำจากเส้นใยอะรามิดแบบดั้งเดิม" ชุดใยบะซอลต์ มีคุณสมบัติการทำงานที่เหนือกว่า: สามารถทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 1,300°C และทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในช่วงอุณหภูมิ -200°C ถึง 700°C ซึ่งช่วยแก้ปัญหาคอขวดทางเทคโนโลยีที่สำคัญได้อย่างมีประสิทธิภาพ"

เซี่ย จื้อกัง กล่าวด้วยความภาคภูมิใจว่า ปัจจุบันยังไม่มีผลิตภัณฑ์ใดในตลาดต่างประเทศที่เทียบเคียงได้โดยตรง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนผ่านของจีนจากผู้ตามสู่ผู้นำในด้านนี้ ขณะเดียวกัน ทีมวิจัยยังคงทำงานร่วมกับองค์กรต่างๆ เพื่อปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นต่อไป เพื่อผลักดันการพัฒนาอุตสาหกรรมและการประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพสูงและนวัตกรรมใหม่ๆ มากยิ่งขึ้น

“จากโลกถึงดวงจันทร์ โอกาสในการประยุกต์ใช้เส้นใยบะซอลต์นั้นกว้างไกลเกินกว่าแค่ชุดดับเพลิง” เซี่ย จื้อกังกล่าว โดยมองไปในอนาคต เขาอธิบายว่าดวงจันทร์มีดินดวงจันทร์จำนวนมหาศาลที่มีโครงสร้างคล้ายกับบะซอลต์ ในอนาคต ผ้าที่ทำจากเส้นใยบะซอลต์อาจถูกนำมาใช้ในการผลิตชุดอวกาศและอำนวยความสะดวกในการก่อสร้างบนดวงจันทร์ ซึ่งจะช่วยมนุษยชาติในการสำรวจดวงจันทร์ต่อไป