“材料江湖”進企業 | 小料帶你科普推廣中國建材總院的新材料新技術

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每月26日開展“材料江湖”直播

致力于打造一個材料科普推廣應用的平臺

本期節目小料帶你走進中國建材總院

感受73年創新的豐碩成果

體驗專業實驗探索的魅力

認識推廣一批高端功能性材料

……

讓我們重溫3月26日“材料江湖”走進總院篇

感受“材料創造美好世界”的使命情懷

特種水泥篇

什么是特種水泥？

特種水泥是一種具有特殊功能，能夠用于某些特定工程的水泥材料，它通常在普通水泥難以滿足工程要求的情況下使用。比如水利工程使用的低熱水泥、核電站使用的核電水泥、油井工程使用的油井水泥等。

特種水泥巖相實驗分為幾步？

打磨→拋光→侵蝕→顯微鏡觀察

在實驗中能看到特種水泥的哪些特別之處？

普通水泥混凝土在水化硬化過程會放出大量的熱量，使混凝土內外出現溫差，由于熱脹冷縮就會導致開裂。尤其是在水工大壩這樣的大體積混凝土中，這個問題會更加嚴重。而低熱水泥改變了礦物組成，通過以放熱更低的硅酸二鈣作為主要礦物實現降低放熱的效果。經過打磨拋光的低熱水泥熟料在顯微鏡下可以看到大量的圓形礦物——硅酸二鈣，它在水化的時候放熱很少，能夠有效地降低水泥的放熱和收縮，減少開裂。

混凝土篇

水泥和混凝土是一種材料嗎？

水泥是混凝土最重要的原材料之一。工程中，往往不會直接用水泥建造工程，而是水泥、砂、石、水、以及外加劑等材料拌合形成一種復合材料，用這種復合材料去建設工程，這種復合材料才是我們常說的混凝土。

鐵鋁酸鹽水泥在核電站工程應用入選2022全球建材十大科技新聞的原因是什么？

鐵鋁酸鹽水泥由總院于20世紀80年代開發，是世界公認的中國具有獨立自主知識產權的“第三系列水泥”，這是人類史上水泥品種發展中的又一次重大創新。與傳統硅酸鹽水泥相比，鐵鋁酸鹽水泥具有快硬、早強、高強、抗凍、抗滲、耐腐蝕、耐磨、體積穩定等特點，已成功應用于國家核電等重大工程建設中。

同樣也面臨溫度開裂的問題么，如何解決的？

我們研制了抑溫抗裂的“微膠囊”，來解決水化放熱集中、溫升峰值高的問題。

恒溫恒濕實驗有何作用？

標記著“14.8.14”的是2014年8月14日成型的砂漿試件，在恒溫恒濕的環境中養護，通過檢測它的變形值來判斷配比的砂漿試件的干燥收縮情況。通過長齡期的檢測其性能，以保證所調控的混凝土結構和建筑能夠達到其在不同的服役條件下所需的性能。這些長齡期的試驗需要我們幾代人的努力，來完成這樣的目標，為我們所參與項目和重大工程提供保障。

防護修復加固篇

材料出現問題是如何修復的？

ZY-LG化學注漿材料是一種混凝土快速修復材料，通過分子結構雜化、疏水基團接枝共聚技術，可實現快速固化、遇水無副反應，從而達到止水加固一體化施工效果。主要應用于隧道滲漏水治理及加固，也可應用于混凝土結構裂縫修復及補強加固。材料本身擁有低粘高滲、快凝早強、高強高粘接等優異的性能，可廣泛應用于高鐵、地鐵、高速公路等快速修復工程。

“呼吸型防水涂料”真的會呼吸嗎？

呼吸型防水材料是一種應用于混凝土的防水防護材料，材料噴涂或涂刷于混凝土表面，在其毛細孔壁形成硅樹脂膜，在阻隔液態水的同時，不影響水蒸氣自由進出，就像呼吸一樣。本材料使用后，不改變基材外觀，可與基材同壽命，可實現長效防護，并賦予混凝土優良的抗凍性、抗腐蝕性和抗雪凝冰性能。適用于水工、海工等腐蝕環境下混凝土防水防腐工程，混凝土道面防除冰鹽侵蝕、抗雪凝冰防護工程，以及清水混凝土飾面及防護工程。

石英玻璃篇

石英玻璃為何可以稱王？

玻璃種類繁多，日常接觸或者了解到的包括普通玻璃杯、玻璃窗、鋼化玻璃、防彈玻璃等。普通玻璃的主要成分包括70%-75%的二氧化硅以及硅酸鈉、硅酸鈣等，而石英玻璃則是二氧化硅單一組分，其純度可以達到99.99%，更高品質的甚至可以達到99.9999%。正是由于它高純的特點和緊密的分子結構，使其具有很多獨特的性能。

石英玻璃的特別之處在哪里？

視覺：石英玻璃在遠紫外到近紅外波長范圍都有優良的透過率，特別是紫外波段，更是所有透紫外材料中的佼佼者。

觸覺：石英玻璃具有很好的熱穩定性，將其加熱到1000℃左右，投放到水中冷卻，不會炸裂。此外，它還有很好的化學穩定性，除氫氟酸和熱磷酸外，其它任何酸以及常溫下堿和鹽對它都表現為惰性，因此石英玻璃常用在極端環境條件下，如耐高溫耐腐蝕的化學儀器，對純凈度和使用溫度要求較高的光伏、光通訊、半導體等領域。

聽覺：敲擊普通玻璃杯與石英玻璃杯進行聲音對比，石英玻璃杯的聲音更為清脆，且聲音持續時間更長。這是因為石英玻璃雖為脆性材料，但它的機械性能比硬質玻璃和陶瓷都好。

高品質的石英玻璃很難做大，這是為什么呢？

由于石英玻璃軟化點高，制備過程中對爐膛以及沉積面的溫度提出了很高要求。高端合成石英玻璃在制備過程中涉及到原料場、氣流場、溫度場等多方面相互擾動，如何達到有利于制備的平衡條件比較困難。此外石英玻璃粘度大，制備過程中很難達到均勻的狀態。因此如何獲得大尺寸高品質的石英玻璃也是行業內一大難題。

光纖材料篇

光纖傳像元件制備難點是什么？

光纖傳像元件是由數千萬根乃至上億根玻璃微米級的玻璃纖維熔壓而成的陣列材料。能夠實現光學圖像高保真、高清晰、高分辨的傳輸。具有光學零厚度的特性，作為微光夜視器件的核心元件，實現了器件小型化和輕量化。為實現圖像高分辨傳輸，內部纖維的直徑僅有4微米，構成光纖傳像元件的每一根玻璃纖維都是一個單獨的傳像單元，是光纖傳像元件具備獨特光學性能的基礎。

伸手不見五指的黑夜也能清晰的看到目標

在光纖傳像元件應用于微光夜視器件時，外界微量的光子進入光纖傳像元件打到光電陰極上，光子轉化為電子，而后電子經過微通道板實現電子數量萬倍以上的倍增，增強的電子再通過熒光粉層實現電光轉化，然后增強的圖像由光纖傳像元件傳遞至人眼中，實現了微弱圖像的可視化。其中，光纖傳像元件可以實現微光圖像和增強圖像的高分辨、高清晰傳輸，為微光夜視器件的小型化和輕量化提供基礎。

電磁防護材料篇

如何實現建筑物的電磁輻射防護？
應用具有電磁波吸收功能的建筑材料是最有效技術手段。我們開發了包括砂漿混凝土、裝飾材料及預制構件等不同類型的系列吸波建材，能夠滿足醫院等不同應用場景的電磁防護性能與施工要求，可以應用于建筑物地面、墻面、屋頂等各個部位，施工方法與傳統建材一致，但是作用是不可替代的。

吸波建材如何實現高性能設計？

結構調控是吸波建材高性能設計的關鍵。我們將超材料和傳統建材進行融合，利用特殊結構與電磁波的復雜作用，實現吸波性能的突破性提升。同時，為了實現復雜結構材料的平面化應用，我們突破了制造工藝難題，并實現了建筑應用。

空氣凈化篇

室內空氣凈化材料的小知識

甲醛是一種常見的室內空氣污染物，我們從事建材研究的工作者一直在想辦法減少它。導致室內空氣污染的關鍵是集成污染，即便使用的所有材料、家具都是滿足國家標準環保要求的，但是不科學、過度使用也會造成空氣污染問題，尤其甲醛污染。

很多裝修材料提出了具有甲醛凈化、抗菌的健康功能，比如硅藻泥為代表的無機干粉壁材、凈醛抗菌乳膠漆、定制家具的凈醛板、抗菌板，凈醛石膏板吊頂板等，他們有個共同的特點就是在室內用量、面積較大較廣的情況下，也能更快速的將空氣中的甲醛濃度降低，保證室內的空氣質量。我們團隊開發了包括液態、粉體的不同狀態甲醛凈化材料，可以添加在裝修材料中，讓原本不具有功能的裝修材料實現甲醛凈化功能。

友情提示

室內空氣的環保性要從裝修設計階段就開始重視，參照相關國家標準對設計方案進行環保性預評估，我們團隊也已經制定了相關標準，希望更多的設計師可以學習利用，真正為消費者做出高質量高環保的設計。作為消費者，在裝修選材過程中不僅要環保的，還可以使用有凈化、抗菌功能的，做到科學用材，這樣就會大大減少裝修后甲醛污染問題的發生。

中國建材總院還開發了

系列耐高溫材料、陶瓷絕緣子

氮化硅陶瓷球、先進人工晶體

復合材料航天結構件、分離膜外殼，等等

大家對以上材料和技術有感興趣的

或者契合生產生活需求

想深入了解的

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