6月4日,嫦娥六号着陆器携带的五星红旗在月球背面成功展开,这是我国首次在月球背面独立动态展示国旗,这面国旗有个特别之处,它是技术含量很高的“石头版”织物国旗,其原材料是玄武岩纤维。


这抹“中国红”在月球背面升起,让人骄傲与振奋。五星红旗的原材料——玄武岩纤维也引起了大家的广泛关注。中国科学院院士、地质学家、《知识就是力量》杂志第九届编委会主任刘嘉麒院士研究的正是这种玄武岩纤维。

6月15日,刘嘉麒院士做客《知识就是力量》杂志社。刘院士作为杂志的编委会主任,对杂志感情深厚。在《知识就是力量》杂志社社长、主编郭晶的陪同下,刘院士参观了杂志社的荣誉墙,并翻阅了出版于1956年的第一期《知识就是力量》杂志。

科学教育大家谈·刘嘉麒院士专访

探秘玄武岩纤维
玄武岩是如何形成的?它又是如何从硬邦邦的石头变成柔软的纤维?它的应用前景都有哪些?长期致力玄武岩纤维相关研究的刘嘉麒院士,带大家一探究竟。

玄武岩:火山的馈赠

玄武岩

玄武岩是由火山喷发形成的、在自然界分布很广的一类岩石的总称,海底和月球表面有大部分面积被玄武岩覆盖。

玄武岩属于硅酸盐,由多种氧化物及微量元素组成,其中含量最高的是二氧化硅,还有三氧化二铝、氧化铁、氧化镁、氧化钠、氧化钾、二氧化钛等。不同种类的玄武岩成分不一。

过去,玄武岩通常被碾碎用来铺路,但经过特殊的工艺处理后,却能变成一种高性能纤维材料——玄武岩纤维。

“驯服”玄武岩

不同粗细的玄武岩纤维

人们是如何“驯服”玄武岩,让它从原来的铺路石材变为纤维原料的呢?

并非所有的玄武岩都可以制成纤维,科学家需要经过大量细致的野外勘探和鉴定,才能找到合适拉丝的玄武岩。

将选中的玄武岩粉碎,投入熔炉,加热到超过1500摄氏度的高温,使其熔融为液态岩浆;通过特制的铂铑合金漏板和一定的流程,便可拉成丝,成为玄武岩纤维。

不惧冷热

玄武岩纤维是一种绿色、高新材料,在抗高温、抗低温、绝缘等方面表现优异,不仅可以做管材、板材、筋材等,可以代替钢铁或碳纤维。

即使在760摄氏度以上的高温,绝对零度(零下273.15摄氏度)的低温环境中,玄武岩纤维几乎都不会发生形变,且能保持原有性能。

月球表面大气稀薄、辐射强烈,昼夜温差可达到300摄氏度。即便这样恶劣的环境,玄武岩纤维材料依然能经受住考验,因此,用玄武岩纤维材料制作的五星红旗可以长期展示在月球上。

“随机应变”

玄武岩“大家族”中各个成员的“个性”不同,可以发挥它们的各自优势,制造出不同性能的玄武岩纤维。有的突出力学性能,有的突出化学性能。海底洋壳分布大量玄武岩,它们长期受海水侵蚀,抵抗酸、碱腐蚀的能力很强,所以玄武岩纤维材料可以广泛用于海洋工程领域。

在实际操作中,科学家会根据不同应用领域,对原料进行适当的物理/化学调配,使之更好地适应应用需要。

跨界新材料

除了“上天”之外,玄武岩纤维在多个领域都有应用,可谓跨界新材料。例如悬索桥上的钢筋使用寿命在100~120年,如果用玄武岩纤维筋代替,其使用寿命可超过200年;因阻燃,可用来制作消防服;因质地柔软、坚韧,可用来制作防弹衣;因既耐高温又耐低温,可制作宇航服;因轻量化与高强度并存,在汽车制造领域应用前景广阔……

致敬科学家精神刘院士一直忙碌于科研和科普,80岁高龄还会带学生去野外考察,奔赴一场又一场科普讲座,他每天的日程都排得满满的,六十年如一日,他身上的科学家精神熠熠生辉。

刘院士认为,搞科研的人的最大的乐趣就是成功。能做成一件事,其乐无穷。刘院士研究了一辈子火山岩,玄武岩已经不光能修猪圈、铺路,现在能上天了,这件事对社会、对人类是有贡献的,每每想到这里,他就会感到很欣慰。他说:“现在我是老了,但是好在我还没糊涂,趁着腿脚还灵便,脑袋还好使的时候,多做点事情。这种忙和累,是自己甘心情愿的。我觉得,党和老百姓把我培养大,现在我还有点用,要赶紧地再为国家、为社会做点贡献。”

在科研的同时,刘院士还花了大量的时间做科普,而且一坚持就是几十年。刘院士说,科学最后的落脚点就两条,一个是促进经济发展和社会进步,另一个就是要提高人民大众的科学素质。所以,科学家要做科学研究,也要做科学普及。研究成果能被广大群众所接受,才能发挥科学研究的作用和它的影响。科学知识能够被越多的群众掌握,那么就越能够发挥科学技术的作用,也越能促进社会的发展和人的素质的提高。

关于科学教育,刘院士表示,科学教育不简单,涉及到方方面面,包括培养科学的理念、科学的方法、科学的思想。中国14亿人口,占人类的1/5,能把中华民族的教育搞好,对整个人类的教育是一个极大的贡献。民众要提升自己的科学知识素养,就必须得读书。《知识就是力量》杂志是刘院士从中学开始就经常读的杂志,这本杂志创办于1956年,周恩来总理亲自题写刊名,在中国影响力很大。杂志上有很多前沿的内容,让人能够掌握科学发展的形势,刘院士认为孩子们要多读像《知识就是力量》这样的杂志。

最后,刘院士寄语青少年:做顶天立地人,干惊天动地事。

科学小记者采访

知力科学小记者们认真地听了刘嘉麒院士的专访,收获满满,满含敬意。

这些小记者来自不同的学校,不同的年级,都拥有自己的科学理想。刘院士访谈过后,孩子们纷纷就自己感兴趣的问题向刘爷爷请教。

本次的“科学教育大家谈”,让小记者们受益匪浅。

最后,郭晶社长对刘嘉麒院士走入《知识就是力量》“科学教育大家谈”栏目表示感谢。她说:”我记得刘院士曾经问过我一个问题,就是知识何以成为力量?那我想今天整个采访的这个过程为我们展示了一个非常生动的案例。这个案例讲了什么呢?在硬硬的玄武岩变成软软的纤维过程中,它背后蕴含的科技创新的能力,就是新质生产力,它同时推动了社会的发展,这就是知识的力量。在今天的采访中,我们从刘嘉麒院士的身上可以感受到爱国、奉献、求实、创新、协同、育人的中国科学家的精神,而在精神的背后,我们被科学家们科技强国、教育强国、人才强国这样的豪情而深深感动。播种科学的种子,点燃科学的梦想。这里是《知识就是力量》'科学教育大家谈'。播种科学的种子,点燃科学的梦想,为中国科学家点赞。“

来源: 《知识就是力量》杂志