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編輯推薦: |
刘嘉麒院士基于多年的研究成果及对玄武岩纤维材料产业的深入了解,撰写《玄武岩纤维材料》一书,全面系统地论述了玄武岩的类型与特征,玄武岩纤维原料的选择与加工,玄武岩纤维、岩棉、鳞片的生产原理与工艺,玄武岩材料的特性与应用,以及这种新材料的发展现状与前景。对指导玄武岩的开发利用,促进玄武岩纤维材料产业的发展,必将产生巨大的推动作用。
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內容簡介: |
本书全面系统地论述了玄武岩的类型与特征,玄武岩纤维原料的选择与加工,玄武岩纤维、岩棉、鳞片的生产原理与工艺,玄武岩材料的特性与应用,以及发展现状与前景,是目前能检索到的有关玄武岩新材料的专著。书中内容丰富,资料详实,结构清晰,语言精练,理论深透。可供从事这方面工作的学者参考和学习。
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關於作者: |
刘嘉麒,满族,中共党员,地质学家,中国科学院院士。1967年长春地质学院岩石地球化学专业研究生毕业,1978年进入中国科技大学研究生院,获理学博士学位。曾任中国科学院地质研究所所长,中国第四纪研究委员会主任,中国科普作家协会理事长;现为中国科学院地质与地球物理研究所研究员,世界遗产中国专家委员会主任,国际单成因火山专业委员会联合主席,国际第四纪研究联合会(INQUA)地层委员会表决委员等职。承担和主持过多项和国际合作项目, 系统研究了中国火山,开拓了玛珥湖高分辨率古气候研究和在火山岩中寻找油气藏的新领域,积极引导和推动玄武岩纤维新材料在中国的发展。获得国家自然科学二等奖和科技进步二等奖各一项,中国科学院自然科学一等奖和科技进步一等奖各一项,以及国家海洋局科技进步特等奖、首届侯德封地球化学奖等奖项。1991年被国家教委和国务院学位委员会授予“做出突出贡献的中国博士学位获得者”,2001年被中国科协授予“全国优秀科技工作者”, 2003年当选中国科学院院士,2016年被国家科技部、中宣部、中国科协联合授予“中国科普工作先进工作者”,2019年被中国老科协授予“先进个人”,2020年被中国科学院大学授予“领航奖”(金奖)。
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目錄:
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1玄武岩——21世纪绿色新材料001
2玄武岩原料007
2.1玄武岩008
2.1.1碱性玄武岩010
2.1.2钙碱性玄武岩010
2.1.3拉斑玄武岩010
2.1.4高铝玄武岩010
2.2辉长岩与辉绿岩011
2.2.1辉绿岩011
2.2.2辉长岩011
2.3火山玻璃012
2.4玄武岩原料的选择014
2.5玄武岩原料的加工015
2.6玄武岩原料的配制016
2.7中国的玄武岩资源017
3玄武岩材料021
3.1玄武岩石材022
3.2玄武岩宝石023
3.3玄武岩铸石024
3.4玄武岩纤维与复合材料025
3.5玄武岩岩棉026
4连续玄武岩纤维031
4.1连续玄武岩纤维材料的研发简史032
4.2连续玄武岩纤维的生产流程034
4.3玄武岩纤维的主要生产设备036
4.3.1坩埚炉与池窑036
4.3.2漏钣037
4.3.3浸润剂039
4.3.4缠绕机041
4.4熔样042
4.4.1加热方式043
4.4.2熔体温度与黏度043
4.4.3残余晶047
4.5连续玄武岩纤维的成纤机理048
4.6化学组分对拉丝和纤维性能的影响051
4.7玄武岩纤维的性能054
4.7.1力学性能好,抗拉强度高055
4.7.2化学稳定性好,抗腐蚀性能强057
4.7.3隔热性能好,既耐高温又耐低温059
4.7.4介电系数高,绝缘性能好060
4.7.5良好的透波性能和吸波性能060
4.7.6吸声系数高,隔声效果好061
4.7.7吸湿性低,与水泥相容性好061
4.7.8玄武岩纤维与其他纤维性能的比较062
4.8玄武岩纤维材料的应用063
5玄武岩岩棉069
5.1玄武岩岩棉生产071
5.2玄武岩岩棉的性能075
5.3玄武岩岩棉的应用076
6玄武岩鳞片079
6.1玄武岩鳞片的形貌080
6.2玄武岩鳞片的性能081
6.3玄武岩鳞片的应用082
6.4玄武岩鳞片基保护层的性能084
7玄武岩纤维材料的发展态势087
7.1中国玄武岩纤维材料产业的发展状况088
7.1.1发展速度快,走在世界前列088
7.1.2玄武岩纤维材料产业分布090
7.2我国玄武岩纤维材料产业存在的主要问题091
7.3中国玄武岩纤维材料产业的发展前景094
参考文献098
附录中国玄武岩化学成分表103
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內容試閱:
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材料是人类生存的物质基础,也是社会文明的重要体现。随着社会的不断发展和对材料需求的不断提升,创造、发明、发现新材料始终是科学技术的一项重要任务,尤其是地球科学,它的天职就是为人类社会寻找、开发矿产资源,而绝大部分物质材料都来源于矿产资源,来源于大自然。大自然蕴藏着无穷无尽的奥妙,也拥有各种各样的物质财富。尽管人们已从大自然中获取了许多资源,但把坚硬的玄武岩岩石变成柔软的纤维和岩棉,还是很罕见的。
玄武岩是火山喷发形成的一种岩石,其成分为无机硅酸盐。以它为原料,将其挑选破碎后在高温下熔融,经过一定的工艺流程,便能拉成丝,制成岩棉。这种纤维材料具有热导率低(隔热)、阻燃、绝缘、抗腐蚀、抗辐射、弹性模量高、力学性能好、质量小等优异性能,再进一步加工、复合成各种成型材料和产品,从航天器材到武器装备,从板材、复合筋到防弹服、刹车片等,可广泛应用于航天、航空、军工、消防、汽车、船舶、建筑、环保、体育等领域,且在正常生产加工过程中不产生有毒物质,无废气、废水、废渣排放;废旧物品又容易降解回收,被广泛认为是“21世纪绿色高新工业材料”。
玄武岩新材料自20世纪末问世以来,虽然时间较短,但发展很快,特别是在中国,已成燎原之势。有几乎遍布全国的数以百计的生产厂家和研发单位聚焦于这个新材料的生产、研发和应用,成为国家和地方的重点发展产业,在国际同行中也占有一定的主动权和领先地位。面对国家对这种新材料的迫切需求,我们更有必要加快这种高新材料的发展。
在推广和促进玄武岩新材料发展的过程中,在与关心、支持这种新材料发展的各级领导、企业家、专业人员的接触中,我深感人们对这种新材料既渴望又缺乏了解,能搜集到的资料和信息非常有限和零散,且有些内容和信息不准确,甚至是错误的,故把相关的科学、技术、信息、资料做一番归纳、梳理、探究,提升它的科学理论和技术水平,使玄武岩新材料产业健康、有序、高水平、快速的发展,是很有必要的。
本人在大学和研究生阶段就主修岩石地球化学,对岩浆岩、火山岩,特别是火山岩中的玄武岩,做了大量系统研究。以往的研究与积累,为发展玄武岩纤维材料奠定了理论基础,积累了丰富资料。刚好近期抽出时间把多年的工作积蓄进行总结,成就了《玄武岩纤维材料》一书。本书全面系统地论述了玄武岩的类型与特征,玄武岩纤维原料的选择与加工,玄武岩纤维的生产原理与工艺,玄武岩纤维的特性与应用,玄武岩纤维材料的发展现状与前景等。为完成这本著作,我的同事和学生张蕾、丁宝明、张建伟、伍婧、刘强、张斌、朱泽阳、高金亮、孙春青、张磊、李欣、陈晓雨、李全林、江东辉、李东、郭文峰以及郭正府研究员等承担了相关研究项目,亲临野外和现场考察,分析测试了大量样品,收集、整理了大量文献、资料和数据,绘制了插图和表格等,为推进玄武岩纤维材料的研发与应用,做出许多贡献。
在从事玄武岩纤维材料生产与研发的过程中,国内外同行专家、企业家、各级领导和同事给予了大力帮助与启迪,如本所的曾艳苓女士(原所办副主任),秦晓光研究员是早同我一起开展玄武岩纤维材料工作的同事; 江苏天龙玄武岩连续纤维股份有限公司邱迎东董事长和薛晓薇总经理,四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司曹柏青董事长,四川点石玄武纤维科技有限公司唐明总经理,浙江石金玄武岩纤维有限公司胡显奇监事,山西巴塞奥特科技有限公司郁晓岚总经理,湖北(襄阳)汇尔杰玄武岩纤维有限公司杨兴明董事长和郭青总工程师,贵州石鑫玄武岩科技有限公司肖明红高管,四川帕沃可矿物纤维制品有限公司刘毅峰董事长、石钱华总工程师,河南郑州登电玄武石纤有限公司常务副总工程师张道林等一批著名企业家、技术专家和高管;北京航空航天大学张佐光教授,交通部公路研究院付智副总工,冶金研究院杨勇新总工,扬州大学肖鹏教授,东南大学吴智深教授,全国特种纤维信息中心主任罗益锋教授,中国工程院周丰峻院士,青岛大学张建伟教授、河北地质大学杨春成博士等一批著名专家。这些专家、企业家及相关领导与同事,为中国发展玄武岩纤维材料新型产业发挥了开创性、引领性作用,是开创中国玄武岩纤维材料产业的功臣!我在工作过程中,得到了他们的大力支持与帮助,也从他们那里学到许多东西,本书的一些素材也来自他们的工作。
回顾20年来中国玄武岩纤维材料产业从无到有,从小到大,从弱到强,已经从探索阶段进入高速高水平发展阶段,这除了国家重视、政府支持、同事努力以外,也与密切的国际合作分不开。乌克兰国家科学院材料问题研究所是研发玄武岩纤维材料的鼻祖,与中国有密切合作关系,我们曾几次访问该研究所,该研究所玄武岩材料研究中心主任尤里·楚瓦绍夫博士、副主任伊列娜博士及其他相关专家多次访问中国,在中国工作,与江苏天龙公司和中国科学院地质与地球物理研究所共同建立了联合实验室,共同进行玄武岩纤维生产设备的研制,并向我们提供一些专利和新资料,特别是俄文资料,帮助我们提高生产技术和产品质量,也丰富了本书的内容。此外,乌克兰的谢尔盖·欧斯诺斯博士和夫人,俄罗斯、格鲁吉亚等国的一些专家,也都相继来中国工作,为传播玄武岩纤维生产技术做出了积极贡献。
对于国内外专家、企业家和领导、同事们的关心、支持和帮助,在这里一并表示感谢!也感谢化学工业出版社的编辑同志,对本书撰写出版给予的悉心指导和推进。
由于时间和条件有限,有些内容还不够充实,书中难免存有疏漏或不足之处,敬请读者多多指正。
刘嘉麒
2020年12月
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