Chịu được nhiệt độ 1300°C mà không bị cháy! Bộ đồ chữa cháy được dệt từ đá núi lửa - Chi phí thấp hơn, khả năng bảo vệ mạnh mẽ hơn.

Gần đây, sau nhiều năm vượt qua các rào cản kỹ thuật, Đại học Dệt may Vũ Hán đã thành công trong việc thu hút được nhiều khách hàng tiềm năng. Bazan Họ đã nghiền nhỏ các sợi tơ tằm thành những sợi mảnh hơn cả sợi tóc người và dệt chúng thành "Bộ đồ vảy rồng bazan" có khả năng chịu được nhiệt độ 1300°C. Phát minh đột phá này, thu hút sự chú ý của các doanh nghiệp dệt may hàng đầu, không chỉ khắc phục được những nhược điểm về khả năng bảo vệ của các bộ đồ chữa cháy truyền thống mà còn đạt được hiệu suất vượt trội với chi phí thấp hơn. Đại diện từ Cục Phòng cháy chữa cháy Vũ Hán gần đây đã đến thăm trường đại học để đặt hàng một lô bộ đồ này. Sự đổi mới này đã thu hút sự quan tâm không chỉ từ các doanh nghiệp địa phương ở Hồ Bắc mà còn từ nhiều công ty dệt may hàng đầu trên cả nước.

"Công nghệ 'Quay sợi quấn lõi' của chúng tôi là một kỹ thuật độc đáo, đa năng trên toàn cầu. Nó nổi bật trong lĩnh vực may mặc chuyên dụng chịu nhiệt độ cao và đã tạo ra giá trị ngành công nghiệp hơn 2 tỷ nhân dân tệ", Giáo sư Xia Zhigang, trưởng nhóm nghiên cứu quay sợi thuộc nhóm của Viện sĩ Xu Weilin, cho biết vào ngày 19 tháng 5. Ông giải thích rằng bước đột phá trong Sợi bazan Công nghệ trang phục chữa cháy không chỉ giải quyết những hạn chế về khả năng bảo vệ của các trang phục truyền thống mà còn thúc đẩy mạnh mẽ khoa học vật liệu dệt và công nghiệp hóa thiết bị xử lý dệt may, làm thay đổi cục diện cạnh tranh quốc tế.

Khởi xướng cuộc cách mạng vật liệu: Biến đá thành "bộ giáp vảy rồng bazan"

"Thách thức liên quan đến vật liệu bazan Nguồn gốc xuất phát từ nhu cầu của ngành công nghiệp; nhóm của chúng tôi đã chủ động đáp ứng những nhu cầu này bằng cách tiến hành nghiên cứu khoa học chuyên sâu."

Năm 2017, trong chuyến thăm hai công ty, Xia Zhigang và nhóm của ông đã nghe thấy một yêu cầu nhất quán: Liệu các vật liệu vô cơ—như đá bazan—có thể được sử dụng để chiết xuất sợi, kéo sợi và dệt vải nhằm bảo vệ tính mạng của các lính cứu hỏa ở tuyến đầu hay không?

Sợi bazan có khả năng cách nhiệt và cách điện tuyệt vời, chống cháy và chịu lạnh, độ bền cao. Hóa chất Ưu điểm của chúng là tính trơ, khả năng chống ăn mòn và chi phí thấp. Tuy nhiên, các sợi này cứng và dễ bị gãy giòn, khiến việc uốn và xoắn không phá hủy với mô-men xoắn thấp trong quá trình gia công dệt khó kiểm soát.

Với quyết tâm "bám rễ tại Hồ Bắc và kiên định với dây chuyền sản xuất", Xia Zhigang đề xuất: "Đây là một thách thức toàn cầu - chúng ta có nên thử không?"

Sau khi trở lại phòng thí nghiệm của trường đại học, Xia Zhigang đã tổ chức một nhóm nghiên cứu và hợp tác với các doanh nghiệp kéo sợi và dệt may để khởi động một sáng kiến ​​nghiên cứu lý thuyết tập trung vào đổi mới vật liệu bazan. Sợi bazan là một loại sợi vô cơ có nguồn gốc từ đá bazan núi lửa. Thông qua những đổi mới trong thiết bị kỹ thuật và quy trình chế biến, nó đã trở nên siêu mịn và dẻo dai, đồng thời vẫn giữ được khả năng chịu nhiệt độ cao và chống ăn mòn tự nhiên.

Năm 2021, nhóm nghiên cứu và các đối tác trong ngành đã hợp tác chặt chẽ; các phòng thí nghiệm của trường đại học đã phối hợp sát sao với dây chuyền sản xuất của nhà máy để tiến hành thử nghiệm và kiểm định liên tục. Đường kính sợi được giảm từ 12 micron và 10 micron xuống chỉ còn 5 micron—bằng một phần ba độ dày của sợi tóc người. Sau hàng chục nghìn lần thử nghiệm mô-men xoắn, tính toán lặp đi lặp lại, kiểm định thực nghiệm và tối ưu hóa dựa trên phản hồi, nhóm nghiên cứu đã hoàn thiện quy trình tối ưu cho "xoắn hai chiều không phá hủy với sự hạn chế". Điều này đảm bảo rằng sợi bazan có thể được kéo sợi với mô-men xoắn tối thiểu mà vẫn không bị hư hại.

"Tính thân thiện với da - đó là rào cản khó khăn nhất đối với chúng tôi." vải sợi bazanBước đột phá cốt lõi của nhóm nằm ở công nghệ "quay sợi lõi quấn": các sợi ngắn mềm được xoắn quanh một sợi lõi bazan. Cách tiếp cận này giữ lại lõi bảo vệ "bền chắc" của sợi bazan trong khi mang lại trải nghiệm mặc nhẹ, mềm mại và thân thiện với da. "Chúng tôi đặt tên cho công nghệ mới này là 'công nghệ tạo sợi quấn toàn phần, không phá hủy, mô-men xoắn thấp'", Xia Zhigang giải thích. Nhóm của ông đã hợp tác với nhiều doanh nghiệp trong vài năm để vượt qua các thách thức kỹ thuật, kéo bazan cứng thành các sợi mịn hơn cả tóc người và dệt chúng thành "Bộ đồ vảy rồng bazan" có khả năng chịu được nhiệt độ 1.300°C. Bước đột phá này không chỉ giải quyết những thiếu sót về khả năng bảo vệ của trang bị chữa cháy truyền thống mà còn đạt được hiệu suất vượt trội với chi phí cạnh tranh.

Từ Mặt Trăng đến chiến trường: Bộ đồ chữa cháy thể hiện "đỉnh cao của công nghệ nhân loại"

Lá cờ quốc gia được trưng bày trên bề mặt Mặt Trăng đã thu hút sự chú ý của toàn thế giới ngay lập tức... Năm 2024, "lá cờ quốc gia Mặt Trăng" Chang'e-6 đã tỏa sáng rực rỡ trong không gian. Là lá cờ sợi bazan đầu tiên trên thế giới được trưng bày trên Mặt Trăng, nó đã cung cấp sự hỗ trợ vật chất quan trọng cho các sứ mệnh thám hiểm không gian sâu của đất nước tôi. Công nghệ kéo sợi bazan được sử dụng cho lá cờ này được phát triển bởi nhóm nghiên cứu của Giáo sư Xia Zhigang tại Đại học Dệt may Vũ Hán.

Ngày nay, công nghệ kéo sợi do nhóm nghiên cứu của Giáo sư Xia phát triển không chỉ đào tạo sinh viên và kỹ thuật viên trong ngành mà còn hỗ trợ các dự án quốc gia trọng điểm và đã được thương mại hóa thành công trong nhiều lĩnh vực dân sự khác nhau, chứng minh tiềm năng thị trường to lớn. Các thí nghiệm đã chứng minh rằng khi tiếp xúc với ngọn lửa đèn khò 1.300°C trong 10 giây, vải cotton truyền thống bốc cháy ngay lập tức và bộ quần áo chữa cháy bằng sợi aramid bị cháy rụi hoàn toàn, trong khi vải chống cháy bằng sợi bazan chỉ bị đen nhẹ.

Năm 2025, nhóm đã hợp tác trên toàn bộ chuỗi cung ứng với nhiều doanh nghiệp trong nước để thúc đẩy sản xuất quy mô lớn sợi lõi composite bazan, sản xuất các sản phẩm như bộ đồ cứu hỏa, ủng, dây bảo hộ và chăn chống cháy.

"So với các bộ đồ chữa cháy bằng sợi aramid truyền thống, bộ đồ sợi bazan Chúng mang lại hiệu suất vượt trội: chịu được nhiệt độ lên đến 1.300°C và hoạt động đáng tin cậy trong phạm vi từ -200°C đến 700°C, giải quyết hiệu quả một nút thắt công nghệ quan trọng."

Xia Zhigang tự hào nhận định rằng hiện tại trên thị trường quốc tế không có sản phẩm nào tương đương trực tiếp, đánh dấu sự chuyển mình của Trung Quốc từ vị trí đi sau sang vị trí dẫn đầu trong lĩnh vực này. Đồng thời, nhóm nghiên cứu tiếp tục hợp tác với các doanh nghiệp để tối ưu hóa hơn nữa, thúc đẩy công nghiệp hóa và ứng dụng nhiều sản phẩm chất lượng cao, sáng tạo hơn.

"Từ Trái Đất đến Mặt Trăng, triển vọng ứng dụng của sợi bazan vượt xa phạm vi bộ đồ chữa cháy," Xia Zhigang nói, hướng đến tương lai. Ông giải thích rằng Mặt Trăng sở hữu một lượng lớn đất mặt trăng với cấu trúc tương tự như bazan; trong tương lai, vải sợi bazan có thể được sử dụng để chế tạo bộ đồ du hành vũ trụ và hỗ trợ xây dựng trên Mặt Trăng, giúp nhân loại tiến xa hơn trong việc khám phá Mặt Trăng.