嫦娥6号の月旗に新素材が「織り込まれ」、「チャイナレッド」の背後にある新産業を探る
2024-08-30
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この記事は [人民日報] からの転載です。
原題：嫦娥6号の月面の旗に新素材が「織り込まれている」 記者らは「チャイナレッド」の背後にある新産業を探る。
玄武岩が新たな繊維となり新たな道を拓く（人民の目・戦略産業）
写真①：6月4日、月の裏側に着陸した探査機嫦娥6号に五つ星赤旗が掲げられた（データ写真）。写真提供：国家宇宙局②：玄武岩繊維複合材料を使用した企業が製造した自転車フレーム。写真提供：zhu xuelu ③: 四川銭一複合材料有限公司の従業員が図面作業場で作業します。写真撮影：周松林 ④：河北省裕県の玄武岩鉱山。写真提供：呉典森
導入
6月4日、嫦娥6号着陸船が掲げた五つ星赤旗が月の裏側で無事に展開された。中国が月の裏側に自主的かつダイナミックに国旗を掲揚するのは初めて。この旗の重さはわずか 11.3 グラムで、1 元硬貨 2 枚未満ですが、玄武岩という石の一種でできています。
38 万キロ離れたところから届いたこのニュースは、玄武岩繊維業界の 2 人の関係者を興奮させました。
「国旗の材料となる玄武岩は河北省玉県産であり、当社が生産した石です。」 玉県新源玄武岩鉱業有限公司の朱兆春氏は誇りを隠せなかった。
「玄武岩製品は何年も前から開発、生産されてきましたが、ほとんど知られていませんでした。この用途が最も有名です。」吉林省同新玄武岩技術有限公司の副総経理、秦光玲氏は非常に興奮しています。
嫦娥6号の月旗に使われている絹糸は玄武岩繊維と呼ばれる新高機能素材です。天然の玄武岩の塊を粉砕し、高温で溶かして引き伸ばした繊維で、直径は髪の毛のわずか1/3です。
「玄武岩繊維は、軽量、高強度、耐食性、グリーン、低炭素という特徴を持ち、摂氏マイナス269度から摂氏零下700度以上の温度に耐えることができ、これがその独特の価値をさらに実証しています。」科学博士で中国科学院元会員、地質研究所所長の劉佳琦氏は語った。
新素材産業は戦略的かつ基礎的な産業であり、ハイテク競争の重要な分野です。 2013年2月、国家発展改革委員会は「戦略的新興産業向けの主要製品およびサービスのガイダンスカタログ」を発行し、連続玄武岩繊維を開発の主要な高性能繊維材料として挙げた。 2023年12月、工業情報化部は「主要新素材の第一次バッチ応用実証ガイダンスカタログ（2024年版）」を発表し、玄武岩繊維布が主要戦略素材に挙げられた。
中国共産党第20期中央委員会第3回総会の「決定」は、新世代情報技術、人工知能、航空宇宙、新エネルギー、新技術などの戦略的産業の発展を促進するための政策と統治システムを改善することを提案した。材料、ハイエンド機器、生物医学、量子技術。
シルクに石を描くにはどうすればよいですか？新素材である玄武岩繊維として、どのように応用シナリオを拡大し、産業発展の新たな道を切り開くのか？記者は最近、河北省、湖北省、四川省などを訪問した。
石を「絹」に変える
砕く、溶かす、引き抜く…玄武岩は、最小直径5ミクロンの軽くて丈夫な高性能繊維に変わります。
河北省豫県陳家和鎮の大岳家山へ車で向かう途中、見上げると、身長1人分ほどの柱状の岩が何層にも重なって、まるで山全体が鱗で覆われているかのように、太陽の光を受けて金色に輝いていた。
「これが我が国に豊富に存在する玄武岩の正体だ」と劉佳琦氏は語った。
機械の音をたよりに、私たちは玉県新源玄武岩鉱業有限公司の工場の建物に入った。ここでは、原鉱石は3つの破砕工程を経た後、3階建ての選石機に入り、磁気選別や比重選別などの方法で適格な石が選別され、袋詰めされ密封されます。
朱兆春氏は砂利選別機を指して、「これは弊社が独自に開発した特別な装置であり、技術革新を通じて4件の実用新案特許を取得しました。」と誇らしげに語った。
玄武岩の堆積物は非常に不均一であり、繊維を作るための原料を均質化することが困難です。 「同じ採掘地域であっても、数十メートル離れていても、鉱石に含まれる化学元素の量は異なる可能性がある。」とliu jiaqi氏は、適切な化学組成を持つ玄武岩原料のみが繊維を生産できると述べた。
朱兆春は10年以上にわたりこの技術に注目し、原材料の均質化レベルの向上に努めてきました。砂利選別機もその成果の一つです。
機器の開発だけでなく、厳密なテストも行っています。 xinyuan company では、工場から出荷される鉱石の酸化カルシウムや酸化マグネシウムの含有量など、20 以上の指標について包括的な検査を実施しています。 「指標のいずれかが要件を満たさない場合、鉱石の伸線に失敗する可能性がある」とzhu zhaochun氏は述べた。
嫦娥 6 号の月旗に使用されている玄武岩素材は、xinyuan company によって生産されています。 xinyuan company は年間約 100,000 トンの玄武岩素材を加工していますが、そのうち玄武岩繊維の製造に使用できるのは 1/10 のみです。これらの石の平均価格は1トン当たり600元で、敷石の価格の3倍である。
劉佳琦氏は、均質化の必要性やその他の要因により、現在、下流の玄武岩繊維製造企業に石材を安定して供給できるメーカーは多くないと率直に語った。一部の科学研究機関は、玄武岩繊維の繊維形成メカニズムと原料配合に関する研究を継続しており、将来的には、下流企業の製品腐食に対するさまざまな性能要件に応じて、より多くの種類の玄武岩材料が適用されることが予想されます。抵抗、高温および低温耐性など。
石はどのようにして絹に変わるのでしょうか？
記者は余県から1,000キロ以上南にある湖北省襄陽の会爾街新材料技術有限公司を訪れた。ここは嫦娥6号の月旗に使われた玄武岩繊維が生まれた場所である。
工場内に足を踏み入れると、ものすごい暑さです。炉内では摂氏1,450度から1,500度の高温で、玄武岩質の物質が溶岩に変わります。その後、溶岩はプラチナとロジウムの合金の排水板を通過し、伸線機の高速牽引の下で、数百本の金茶色の絹糸が形成され、流れ落ちて絡み合います。
玄武岩線の伸線工程では温度管理が技術的な課題となります。中国化学繊維工業協会玄武岩繊維分会の張道林会長は、「絞り芋」を作るのと同じように、シロップを煮るときも温度を管理しなければならないが、煮すぎても薄すぎてもうまくいかないと語った。玄武岩繊維の延伸工程も同様です。
長期にわたる技術蓄積により、huierjie company が生産する玄武岩繊維の直径はわずか 5 ミクロン、各繊維の長さは 10,000 メートルに達することがあります。
5ミクロンは、航空宇宙産業によってフイエルジエに与えられた「特別な訓練」です。
嫦娥6号の月旗は武漢紡績大学、汪爾街会社、その他の企業や部門が共同開発した。以前、嫦娥 5 号の月旗はアラミドをベースとした新しい複合材料で作られていましたが、関連技術は比較的成熟しています。なぜ嫦娥 6 号は別の方法を見つける必要があるのでしょうか。
「嫦娥6号は、月への飛行中、月の周回中、月面に着陸するまでに、高温と低温の繰り返しなどの試験を経る必要がある。玄武岩繊維の使用が性能向上の鍵となる」国旗の素材であると同時に、月の土壌と似た化学組成を持つ玄武岩を使用し、月資源の現地利用の探求でもある「嫦娥の一員」。 6月の旗開発チームと武漢紡績大学の教授は、月の旗は薄くて柔らかくなければならないが、同時に強くて丈夫でなければならず、そのためにはより細い玄武岩繊維が必要であると述べた。
2020年、武漢紡績大学の月旗開発チームは慧爾街会社と協力しました。当時、業界で安定して引き出せる玄武岩繊維の直径は10ミクロン以上が一般的でした。
huierjie company の技術ディレクター、guo qing 氏は、「より細い線を引くには、ドレイン プレートの穴の直径と数、窯本体のサイズ、制御温度をすべて再設計する必要があります」と述べています。
研究開発の重要な時期に、チームの科学研究者たちは研究室を工場の建物内に移し、社内で食事と宿泊をし、しばしば夜遅くまで技術的な詳細について話し合った…そんな日々が1年以上続いた。 。
リーキープレートの内部空洞構造は同社の中核技術であり、月の旗の開発チームは設計を改善する意図を提案したが、それは同社のスタッフに一時的な困難を引き起こした。
会社の経営陣に報告すると、経営陣は即座に「月に五つ星の赤旗を織ることができる限り、技術的な詳細はすべてチームに公開する！」と決定した。
「展開！展開！」 テレビ画面に嫦娥6号の月旗を展開する映像が映し出されると、科学研究者らの昼夜の努力を目の当たりにしてきた会議室に温かい拍手が沸き起こった。
科学技術の革新は開発上の優位性を生み出します。 huierjie company には高級製品があり、通常の玄武岩繊維の価格は 1 トンあたり 15,000 元ですが、新しい 5 ミクロンの玄武岩繊維製品は 1 トンあたり 60,000 ～ 70,000 元で販売されています。
「より薄くてより軽いシルクは、高価格で売れるだけでなく、新製品や新たな用途の出現を促進するだろう」とguo qing氏は述べた。
業界は「新しい」へ
パイプの強度は50倍、自動車部品は20％軽量化…玄武岩繊維の活用シーンは広がり続ける
触ると、純粋な綿のジーンズのような質感で、火をつけると炎が「なめる」ようになり、すぐに消えます。この難燃性と耐高温性を備えた玄武岩繊維生地は、武漢玉大華紡織服装集団有限公司が開発した新製品です。
この生地の誕生は学校と企業の共同研究から生まれました。
玄武岩繊維は断熱性と耐放射線性に優れており、月面の過酷な環境にも耐えることができます。しかし、表面が滑らかで脆い無機繊維であるため、極細シルクを紡績し、糸を紡ぎ、織り、高堅牢度の色を構築することが困難でした。
yudahua companyは武漢紡績大学と協力して玄武岩繊維とビスコース繊維を統合する方法などを研究し、玄武岩紡績糸の生産における多くの重要な技術を突破しました。
2023 年 10 月、嫦娥 6 号の月旗のサンプルが到着した後、科学研究チームは、高高度衛星のさらなる発展を導くことを期待して、プロジェクト技術を業界に実装するための「土壌」を探し始めました。 -パフォーマンス繊維産業。
かつては玄武岩砂利が敷石として広く使われていました。近年、玄武岩繊維は路面補強や建築構造物の補強に広く使用されています。しかし、高性能繊維としての産業用途におけるその可能性はまだ十分に発揮されていません。
硬い玄武岩は柔らかい繊維原料に変えることができ、多くのアパレル企業がそこにビジネスチャンスを嗅ぎつけています。
今年3月、玉華社が生産した生地の1.5平方メートルのサンプルが武漢紫合成服装有限公司の会議室に置かれた。 zhecheng company の会長である li yulian 氏は、サンプル生地を手に取り、10 人以上のデザイナーに「この生地で何ができるでしょうか?」と尋ねました。
消防服、フライトスーツ、電気作業服…次々とアイデアが生まれます。
20 年にわたりプロフェッショナルウェア業界に深く関わってきた li yulian 氏は、玄武岩複合糸が業界の大きな市場を活用できることに気づくのを待ちきれませんでした。 「急いで！」これはほとんど彼女のマントラになりました。
玄武岩繊維を主素材として使用した一連の革新的なデザインを経て、zihecheng company が製造する約 10 種類の鞄や衣料品が完成し、市場に投入される準備が整いました。
超極細玄武岩繊維の延伸、織物、着色技術の進歩により、玄武岩繊維産業の発展に想像力の余地が広がりました。
「繊維やアパレル企業だけでなく、自動車、航空、医療などの業界もフォローアップし、注目している」と曹玄陽氏は語った。
無限の宇宙では、宇宙船の強化されたコンポーネントが放射線、高温、低温、その他の環境に適応でき、青い海では生態学的に養殖されたカキの列が農家の収入を増やし、海洋生簀はマグニチュード 12 の台風にも耐えることができます。砂漠、風力タービンのブレード、太陽光発電のブラケットは耐久性が高く、都市部や農村部では建築用複合バーやケーブル保護層が日常生活に浸透しています。玄武岩繊維の応用シナリオは絶えず拡大しています。
玄武岩繊維製品には多くの種類がありますが、多くの企業が依然として建設および輸送の分野で競争しており、その結果、均一な用途シナリオと低付加価値が生じています。一部の企業は、新製品で突破口を開き、新たな利点を創出しようと努めています。
玄武岩繊維複合パイプはプラスチックパイプの半分の軽さ、50倍の強度、50年以上の耐用年数を持ち、コストを30％以上削減できます。 yuanda new materials technology (guang'an) co., ltd.が開発した新製品です。同社のゼネラルマネージャー、zhang xuefeng氏は、玄武岩繊維素材の靭性を利用して、接続パイプは最大15度の変位に耐えることができ、その後のメンテナンスコストが大幅に削減されると述べた。同製品は今年5月から試作が開始されており、年末までに生産額は5000万元を超える見込みだ。
玄武岩繊維の自動車産業への応用は、吉林省同新玄武岩技術有限公司が注力している分野である。同新公司は、学校と企業の協力やその他の方法により、玄武岩繊維複合材料を使用した自動車用板バネやその他の製品の開発に成功しました。
研究開発は簡単ではありません。 「自動車用板ばねの研究開発だけでも1億元近くが投資されている」と秦光玲氏は語った。
それだけの価値はありますか? 「それだけの価値はあります!」と qin guangling 氏は簡潔に答えました。国内の超大規模市場は消費者の需要が高く、レベルも多様ですが、初期投資は巨額ですが、高品質の製品を広範な市場に提供し、開発を促進することができます。企業の質。
最近、多くの企業が研究開発製品を求めて同新会社に来て、協力の意向を提案しています。
今年4月、中国第一汽車集団有限公司が新型モデルを発売し、中国の自動車産業への玄武岩繊維の大規模導入を先導した。この車両の内装部品の一部には、東新公司他企業と第一汽車との共同研究により実現した玄武岩繊維複合材料が使用されている。新素材の採用により、部品本来の性能を維持したまま20％以上の軽量化が可能となり、臭いも少ないというメリットがあります。
「業界専門家の推計によると、2030年までに自動車産業における玄武岩繊維の消費量は32万トン、生産額は84億元に達すると予想されており、これにより下流部品市場の生産能力は47以上に達する」 10億元」と秦広陵氏は語った。
テクノロジーは「高く」登ります
技術革新と産業革新は深く融合しており、我が国の玄武岩繊維の特許出願と生産量は世界全体の60％以上を占めています。
我が国における玄武岩繊維産業の発展はそれほど早くは始まりませんでした。我が国は今世紀初頭に最初の単炉紡績装置を建設し、その後、海外より約20年遅れて工業化に向けて動き始めました。
今日、我が国は玄武岩繊維の最大の生産国となっています。張道林氏は、2023年に我が国の玄武岩繊維生産量は約3万トンとなり、世界生産量の約75％を占め、輸出量は9千トンに達すると紹介した。2016年以来、輸出量は世界トップクラスにランクされている。一年後。
その背景には、各地で技術革新と産業革新の深い融合を促進する活発な実践がある。
玄武岩繊維産業をより大きくより強くするために、四川省は率先して産業発展計画を発行し、産業発展を支援するための一連の指導文書を発行しました。現在、四川省は当初、生糸、複合材料から応用製品に至る完全な玄武岩繊維産業チェーンを形成している。
山岳地帯に位置する資源都市である大州市と広安華営市は、いずれも玄武岩繊維産業の発展を「新たな」変化を追求し、将来に向けて力を蓄えるための重要な軌道とみなしている。
華営市にある四川銭一複合材料有限公司では、インテリジェントプールキルン延伸生産ラインが整然と稼働しており、玄武岩繊維の年間生産量は3,500トンです。従来のルツボ引抜や複合炉引抜と比較して、プールキルン引抜の品質はより安定しています。
sichuan pawoko mineral fiber products group co., ltd. は、qianyi company の親会社です。同グループの会長である liu yifeng 氏は、プールキルン伸線技術の研究における 8 年間の経験を「耐久性」という言葉で要約しました。
2016年、pavoco groupが生産する玄武岩ウール製品の販売量は急増し、かなりの収益を上げました。劉宜峰は玄武岩繊維産業の発展の見通しについて常に楽観的であり、玄武岩繊維窯延伸技術の研究開発に多額の資金を投資してきました。
最初の発火試験では、ある朝に白金ロジウム合金のドレンプレート4枚が燃え、50万元以上の直接損失が発生した。技術者は「新しいボードを入れるのですか？」と尋ねると、リウ・イーフェンは苦笑いして、「火の穴に穴を開けるようなものだ。頭はすべて入っているので、耳は心配しないでください！」と答えた。
業界には共通の技術的な問題があり、企業だけで対応するのは困難です。探検の道にいるのは、liu yifeng だけではありません。
広安市は2020年2月に広安職業技術学院、広安科学技術局、パボコグループで構成された四川玄武岩繊維新材料研究所（イノベーションセンター）を設立した。産業発展の主な方向性の決定、科学研究プロジェクトの決定などを担当します。
科学技術イノベーションにおける企業の支配的地位を強化し、産学研究の一体化を通じて企業主導のイノベーションを促進する。
プールキルン伸線生産と併せて、原料をどのように混合して高い繊維弾性率を達成するか?これは、pavoco group が提起した業界共通の問題です。 1 年以上の研究開発を経て、現在、成分配合のパイロットテストが行われています。この配合に従って作られた玄武岩繊維は、平方センチメートルあたり 10,000 キログラム以上の重量に耐えることができます。
四川玄武岩繊維新材料研究所（イノベーションセンター）の副所長である楊忠佳氏は、「我々は共通の主要技術や設備システムなどの48の科学研究プロジェクトに取り組んでいる。同研究所は北京大学、清華大学と協力している」と述べた。工業大学、北京理工大学、航空航天大学、中国地質大学、中国科学院は科学研究戦略提携を締結し、主要企業が16の大学と戦略的協力関係を確立するのを支援している。
2021年7月、アモイ福宝複合材料有限公司は達州まで1,700キロ近くを旅し、四川恒耀複合材料技術有限公司を設立した。新素材玄武岩繊維についての学習から達州への工場建設の決定に至るまで、半年が経ちました。
彼らを達州に惹きつけるのは、地元の豊富な玄武岩資源と完全な上流支援施設だけではなく、しっかりした知的サポートもあるということだ。
倉庫内には自転車のフレームが整然と積み上げられています。アモイにおける福宝公司の主力製品はカーボンファイバー自転車フレームであり、大州市のこの新製品は玄武岩繊維プリプレグを組み込んでおり、発売されるやいなや国内外の市場で歓迎されている。
「私たちは企業のプリプレグ開発を支援しています。これにより、フレームの性能が向上するだけでなく、コストも 20% 削減されます。現在、研究機関と企業はプリプレグのアップグレードを繰り返し行っています。」と達州玄武岩繊維産業研究所の上級ディレクター、エンジニアの kang sufang 氏は述べています。 。
企業がそのテーマを提案し、科学研究チームがそれを解決します。 「私は研究所の科学研究者14人全員に会ったことがあります。彼らは頻繁に会社を訪れ、ニーズを聞き、技術的な問題の解決を手伝ってくれます。」とhengyao companyの技術ディレクター、li junzhi氏は語った。
2023年、大州市と四川省科学技術局は共同で四川省玄武岩繊維・複合材料重点研究所を建設し、科学研究サービス能力をさらに強化する。
知的サポートがあり、実際のお金があります。達州市は玄武岩繊維産業の発展を支援する一連の政策を打ち出した。主要な基礎および応用基礎研究プロジェクトの実施を支援するために年間200万元が投資され、投資額の20％が主要な科学技術インフラプロジェクトに支援される。ハイテク企業の獲得は初めて 認められた企業には1回限りの賞金50万元が与えられる…現在、大州市の玄武岩繊維生産企業23社が総額3,825万元を獲得した。さまざまな支援金。
玄武岩繊維産業の強化はイノベーションにあります。
統計によると、2023年9月現在、世界中で13,000以上の玄武岩繊維の特許（出願を含む）があり、我が国は8,600以上の特許を有しており、その66％を占めています。 、私の国には3,800以上あり、37％より66％を占めています。
革新的なソリューションには終わりがありません。上海にある東華大学の地球外繊維実験室では、嫦娥5号が持ち帰った月の土壌サンプルを用いて、酸素、微重力、低圧のない模擬月環境で繊維の描画実験が行われている。
「月の土壌の化学組成は玄武岩の化学組成に似ています。玄武岩繊維の調製技術を利用して、月の土壌から引き出された繊維は将来の月面基地の建設材料となり、現場での物質抽出のニーズを満たすことが期待されています。」中国科学院の東華大学材料科学院士、朱美芳工学部学部長はこう語る。
それも玄武岩繊維に関する素晴らしい夢でしょう。
