隨著陸地資源的日益減少，人類開始將目光投向海洋中蘊藏著的豐富資源，如生物資源、油氣資源、固體礦物資源等。但人類對深海的探測能力是有限的，在海洋的最深處或許還有很多我們不知道的奧秘。目前人類已知的全世界最深的地方是馬里亞納海溝的最深處，達(dá)11034米。在這種深度下，就算是把陸地上的最高峰“珠穆朗瑪峰”倒扣下去也探不到底。而想要到達(dá)最底部，首先你需要一臺性能足夠強悍的深潛器。

目前全球共有4艘萬米級的深潛器，對于它們來說，在這種深度下往往需要承受多達(dá)11000噸/m²的可怕壓力，作業(yè)難度極大，而固體浮力材料能為深海水下作業(yè)提供盡可能大的凈浮力，在水下起到浮力補償?shù)淖饔茫巧顫撈鞯闹匾渲夭牧?。固體浮力材料一般由低密度調(diào)節(jié)劑填充到高強度樹脂中復(fù)合而成，也被稱為復(fù)合泡沫材料，而這個低密度調(diào)節(jié)劑，目前最受關(guān)注同時也應(yīng)用得最廣的就是空心玻璃微珠。

空心玻璃微珠

左：光學(xué)顯微鏡透射光圖 右：光學(xué)顯微鏡反射光圖

（來源：中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所）

空心玻璃微珠是直徑為數(shù)微米到數(shù)百微米的中空玻璃薄壁小珠，外觀為灰白或者灰色，具有抗壓強度高，吸水率小，熱收縮系數(shù)小，熱傳導(dǎo)系數(shù)小等特點，將它們加入到基體樹脂中可有效降低材料密度而不過多降低材料的壓縮強度。為獲得低密度的浮力材料，空心玻璃微珠的體積添加量往往高達(dá)60%~70%，因此為了獲得理想的固體浮力材料，就需要有低密度、高強度的空心玻璃微珠。對于想要發(fā)展海洋技術(shù)的國家來說，這種關(guān)鍵技術(shù)必須要自己掌握。

為了打破相關(guān)產(chǎn)品被國外壟斷的被動局面，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員宋廣智和張敬杰就早在二十多年前就開始進(jìn)行微米級無機(jī)非金屬球形粉體的研究。通過多年的努力，他們帶領(lǐng)團(tuán)隊共同開發(fā)了“軟化學(xué)”法制備空心玻璃微球的先進(jìn)制備技術(shù)，使我國在該領(lǐng)域擁有了自主知識產(chǎn)權(quán)。目前他們所研制出的高性能空心玻璃微球和國產(chǎn)化固體浮力材料，已成功應(yīng)用于“深海勇士”號載人潛水器和“萬泉”號深淵著陸器，開啟了國產(chǎn)深潛浮力材料規(guī)模應(yīng)用新局面。而在2020年，由中國研發(fā)的萬米載人潛水器還將探訪馬里亞納海溝的最深處“挑戰(zhàn)者深淵”，力求開辟海洋科研的新歷史。

我國載人潛艇“深海勇士”海試，最大深潛深度為4534米

據(jù)悉，空心玻璃微珠不僅能用在浮力材料上，還可以用于隔熱、隔音、耐高溫，耐磨等領(lǐng)域，在國防工業(yè)及民用領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用，可謂是前景廣闊。對于這種“錢”途無限的新材料，在7月2-3日于廣州舉辦的“2020全國二氧化硅材料創(chuàng)新與應(yīng)用技術(shù)交流會”上必須要有它的一席之地！屆時，來自中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所微珠材料課題組的嚴(yán)開祺博士將為我們帶來題為“空心玻璃微珠的制備與應(yīng)用技術(shù)”的報告，感興趣的朋友可千萬不要錯過了哦！

嚴(yán)開祺博士

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粉體圈 小榆