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6月4日,，嫦娥六號完成月背“挖土”,，攜帶的由玄武巖纖維制成的“石頭版”五星紅旗,，在月球背面成功展開,。陽光照射下，五星紅旗光彩奪目,，閃耀著鮮艷的中國紅,。

令很多人沒想到的是，織成這面國旗的原材料玄武巖,，竟然來自河北蔚縣,。

玄武巖并不罕見，蔚縣玄武巖為何能“蟾宮折桂”,？黑乎乎的玄武巖,，如何變成月球上那抹鮮艷“中國紅”,？玄武巖纖維還有哪些應(yīng)用新空間,？

6月4日，五星紅旗在落在月背的嫦娥六號探測器上展開,。  新華社發(fā)（國家航天局供圖）

為啥選中蔚縣石頭

6月5日一大早,，蔚縣新源玄武巖礦業(yè)有限公司內(nèi),，來參觀的人絡(luò)繹不絕。

就在前一天,，嫦娥六號完成月背“挖土”,，攜帶的五星紅旗在月球背面成功展開。當(dāng)鮮艷的五星紅旗閃耀月球,，作為其制作原料的蔚縣玄武巖也迅速“火出圈”,。

在臨時被改造成玄武巖產(chǎn)品展示區(qū)的新源公司辦公樓一樓大廳，十多個不銹鋼器皿里,，展示著不同型號的玄武巖纖維原料,，大的直徑6—9毫米，小的則呈粉末狀,。公司負責(zé)人朱兆春介紹,，不同科研單位、企業(yè)的熔爐大小不同,，對玄武巖纖維原料的需求也不同,。

“國旗在月背展示后，我們的石頭成了寶貝,。”朱兆春說,，很多客商都給他打來電話咨詢產(chǎn)品。

記者了解到,，此次選擇玄武巖織五星紅旗,，是月面原位建造的實驗需要。月球玄武巖較多,，未來建造月球基地需要就地取材,。月球玄武巖做成片狀或者管狀建材用于月面建造，比在地球上取材會大大節(jié)省成本,。

可玄武巖在國內(nèi)并不罕見,，為何蔚縣玄武巖能“蟾宮折桂”？

“河北境內(nèi)的玄武巖,，是國內(nèi)地層最古老,、數(shù)量最多、種類最全的玄武巖群之一,，其中又以張家口蔚縣,、陽原縣的玄武巖最為豐富優(yōu)質(zhì)。”河北地質(zhì)大學(xué)玄武巖纖維材料研究所劉昶江博士介紹,，玄武巖由從地球深處噴涌而出的巖漿冷凝形成,，華北是中國玄武巖最集中的地區(qū)之一，資源儲量非常豐富。

“我們調(diào)查發(fā)現(xiàn),，用蔚縣玄武巖做出的纖維產(chǎn)品,，在全行業(yè)首屈一指。”省地礦局國土資源勘查中心生態(tài)所負責(zé)人李艷晨說,，評價拉絲用玄武巖的品質(zhì),，主要看拉絲的連續(xù)性、直徑以及抗拉強度等,。

拿顏色來說,，品質(zhì)上乘的拉絲用玄武巖，拉成的成品絲會呈金色,，品質(zhì)稍差的會呈現(xiàn)深灰色,、黑色。蔚縣一帶的拉絲用玄武巖,，拉成的成品絲不僅呈金色,，而且又長又細。

作為我省唯一開展玄武巖纖維試驗及纖維復(fù)合材料研究的機構(gòu),，河北地質(zhì)大學(xué)玄武巖纖維材料研究所對蔚縣玄武巖開展了系統(tǒng)研究,。

“總體上，蔚縣玄武巖特征適宜,，體現(xiàn)在其主要成分上,，比如二氧化硅、氧化鐵等成分含量相對適宜,，熔化后黏度范圍較廣,，制成的纖維產(chǎn)品性能好而且穩(wěn)定。”劉昶江表示,。

憑借這樣的優(yōu)良性能,，蔚縣玄武巖最終“一步登天”，吸引了全世界的目光,。

6月5日,，在蔚縣新源玄武巖礦業(yè)有限公司辦公樓一樓大廳，公司負責(zé)人朱兆春展示玄武巖纖維原料,。 河北日報記者 郭曉通攝

石頭如何變國旗

“看,，這就是制作月面五星紅旗的玄武巖纖維原料。”抓起一把灰黑色的玄武巖顆粒,，朱兆春向記者展示,。

看著眼前黑乎乎的石頭顆粒，讓人很難與色彩鮮艷的五星紅旗聯(lián)想到一起,。

這些質(zhì)地堅硬的石頭,，如何變成軟而薄,、強而韌的國旗？

記者采訪得知,，嫦娥六號月面國旗展示系統(tǒng)由中國航天三江集團聯(lián)合武漢紡織大學(xué)等單位共同研制,。為了讓國旗適應(yīng)任務(wù)中高低溫交變,、高真空及強紫外輻射等極端環(huán)境要求,，武漢紡織大學(xué)紡織新材料與先進加工技術(shù)國家重點實驗室徐衛(wèi)林院士月面國旗團隊攻克了玄武巖超細纖維紡絲、紡紗,、織造及色彩構(gòu)建等諸多國際難題,。

和嫦娥五號在太空飛行僅7天就到達月面不同，此次嫦娥六號自5月3日出發(fā)后,，在太空飛行了一個月才落月,，飛行時間大幅增加。徐衛(wèi)林院士團隊成員曹根陽教授介紹,，在奔月,、繞月及落月的過程中，高低溫反復(fù)交替,，對國旗環(huán)境耐受性要求更高,。

因此，制作月面國旗,，首先要解決的是材料強度以及耐受性問題,。

曹根陽也曾參與嫦娥五號國旗研發(fā)，他介紹,，嫦娥五號五星紅旗采用芳綸為主的新型復(fù)合材料制造,，而嫦娥六號五星紅旗則采用玄武巖為主的復(fù)合材料制造，兩相比較,，制作嫦娥六號國旗所使用的玄武巖纖維密度高出近一倍,，材料強度也更高。

“這大大降低了國旗受極端高低溫及宇宙輻射影響而產(chǎn)生形變,、褶皺的可能性,。”曹根陽表示，這保證了國旗不變形,。

兩面五星紅旗大小均為300毫米×200毫米,，按常理推斷，因材料密度更高,，嫦娥六號國旗會更重,，但實際上，嫦娥六號國旗的重量只有11.3克,，比嫦娥五號國旗還要輕0.5克,。

“這要歸功于團隊研發(fā)的直徑僅有頭發(fā)絲三分之一的超細玄武巖纖維。”曹根陽說。

這么細的玄武巖纖維是怎么拉出來的,？

曹根陽說,，一開始玄武巖拉絲怎么也拉不細，后來他們發(fā)現(xiàn)拉絲時出現(xiàn)“毛細現(xiàn)象”,，于是便改變了拉絲設(shè)備的內(nèi)腔結(jié)構(gòu),，解決了這一難題。最終,，團隊拉出了8.8特克斯（千米絲線只有8.8克）的玄武巖纖維,，實現(xiàn)了突破。

將超細玄武巖纖維順利紡紗,、織造,，是研究團隊攻克的另一個難關(guān)。

在紡紗環(huán)節(jié),，為了解決超細玄武巖纖維剛性大,、易折斷的難題，研發(fā)團隊試驗了30余次,，創(chuàng)新了復(fù)合成紗理論,，并設(shè)計了新型復(fù)合紗線結(jié)構(gòu)。最終,，他們成功實現(xiàn)了高剛性無機纖維玄武巖的無損成紗,。

紡紗難題克服后，團隊還要面對“構(gòu)建高牢度顏色”這一技術(shù)難題——光滑的玄武巖長絲,，讓國旗的染色,、固色相比普通材料困難許多。

最終,，團隊利用織物表面的芳綸短纖毛羽,，使顏料中的黏合劑與其形成類似“鉚釘”錨定的效果，有效提升涂料界面結(jié)合牢度與國旗圖案的飽滿度,，保障國旗的月面展示效果,。

這一系列問題的解決，還不能意味大功告成,。研究團隊發(fā)現(xiàn),，在高低溫交變和絕對真空條件下，五星紅旗會串色,，黃的串紅,，紅的串黃。此時,，徐衛(wèi)林的科技成果——天然材料微納米化技術(shù)派上用場,，該技術(shù)讓小粒子不再流動,，串色問題迎刃而解。

2023年12月,，首面制作出來的玄武巖五星紅旗被送往北京,，探月工程一位工程師雙手一頓撕扯揉捏，小小五星紅旗絲毫不變,。

不褪色,、不串色、不變形,，能夠抵御月表惡劣環(huán)境的玄武巖五星紅旗,，被正式交付,，等待登月旅行,。

“嫦娥六號國旗交付那天，大家都忍不住流下了眼淚,，想到它將在月球上展示,，我們每個人都感到自豪。”回憶當(dāng)時的情形,，曹根陽十分激動,。

6月5日，航拍的位于蔚縣陳家洼鄉(xiāng)西部山區(qū)一帶的玄武巖礦,。 河北日報記者 耿 輝攝

石頭還能變出什么“神奇”

6月5日,，行走在蔚縣陳家洼鄉(xiāng)西部山區(qū)一帶，寬闊的采石剖面上,，密密麻麻地布滿了三四十米高的石柱,。

制作“石頭版”五星紅旗的原料，就出自這里,。

通過這面特殊的五星紅旗,，很多人第一次認識了玄武巖纖維這種神奇材料。

隨著科技發(fā)展與創(chuàng)新,，玄武巖纖維作為一種重要的基礎(chǔ)纖維材料,，成為我國重點發(fā)展的四大纖維（玄武巖纖維、碳纖維,、芳綸,、超高分子量聚乙烯纖維）之一，在航空航天,、消防,、環(huán)保、車船制造,、石油化工,、電力電子,、體育、醫(yī)療以及土木工程等領(lǐng)域,，有著廣闊的應(yīng)用前景,。

在“石頭版”國旗研制的同時，月面國旗團隊已開啟將玄武巖纖維拓展到耐熱,、阻燃等領(lǐng)域的應(yīng)用研究,，如對阻燃隔熱性能要求很高的阻燃防護服裝以及高阻燃性箱包等，以進一步發(fā)揮玄武巖纖維適應(yīng)高溫等特殊環(huán)境的能力,。

徐衛(wèi)林表示,，作為輕質(zhì)、柔性防護材料,，玄武巖纖維未來在航空航天領(lǐng)域,，如宇航服、太空艙,、月球基地等場景會有越來越廣泛的應(yīng)用,。

除了這些高大上領(lǐng)域，玄武巖纖維有沒有可能出現(xiàn)在我們的日常生活中,？

“未來,，玄武巖纖維可以作為復(fù)合材料，應(yīng)用在生活的各個方面,。”劉昶江舉例,，玄武巖纖維材料可以制成汽車外殼、風(fēng)力發(fā)電機葉片,、自行車骨架,、5G基站外層包裝材料，以及對抗侵蝕要求較高的海水養(yǎng)殖箱,、光伏發(fā)電的電池板支架等,。“目前在這些領(lǐng)域，大部分都已經(jīng)有成品了,。”他說,。

而一旦被制成纖維產(chǎn)品，玄武巖將身價倍增,。

“玄武巖最常見的是用來生產(chǎn)石子,，每噸售價只有幾十元。”李艷晨介紹,，可如果將玄武巖做成纖維,，品質(zhì)最次的每噸售價也得三五千元，好的能到兩三萬元,。

最關(guān)鍵的是,，玄武巖被拉成絲,，理論上一噸原材料能生產(chǎn)一噸成品，損耗率幾乎為零,。因此,，深加工收益相當(dāng)可觀。

不僅如此,，玄武巖纖維在正常生產(chǎn)加工過程中不產(chǎn)生有毒物質(zhì),，無廢氣、廢水,、廢渣排放,，是21世紀高新綠色工業(yè)材料。

去年,，省自然資源廳曾在張家口專門開展“陽原縣橋梁水一帶拉絲用玄武巖調(diào)查評價”項目,。該項目由省地礦局國土資源勘查中心具體實施，選取陽原縣橋梁水一帶的玄武巖為試點,，調(diào)查拉絲用玄武巖分布特征,，試驗性開展玄武巖拉絲工作,。

與此同時,，項目組還赴貴州、四川等地進行專題調(diào)研,，全面了解玄武巖開發(fā)利用現(xiàn)狀,。

“目前，貴州,、四川等地已開始行動,。”李艷晨說，四川對玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)扶持力度很大,，依托當(dāng)?shù)靥烊粴赓Y源豐富,、價格低廉等優(yōu)勢，形成以達州和廣安為代表的玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)鏈,。但四川玄武巖資源較少,，品質(zhì)欠佳，拉絲原料只能采用本地輝綠巖加蔚縣等地的玄武巖調(diào)配而成,。

“雖然玄武巖纖維市場前景廣闊,，但當(dāng)前國內(nèi)的生產(chǎn)企業(yè)成規(guī)模的只有三四十家。”劉昶江介紹,，制約玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)化的瓶頸,，主要還是前期資金投入大，以及相關(guān)技術(shù)研發(fā)力量缺乏等,。

我省雖然有大量優(yōu)質(zhì)玄武巖資源,，但大部分加工企業(yè)還停留在售賣原材料的階段,。劉昶江建議，改變這一現(xiàn)狀,，需要加大政策扶持力度,，加強研發(fā)投入，支持玄武巖纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。“期待用玄武巖的剛?cè)徂D(zhuǎn)換,，‘換’出河北新材料產(chǎn)業(yè)的新空間。”  （河北日報記者 周聰聰 郭曉通 王思達）

6月5日,，在蔚縣新源玄武巖礦業(yè)有限公司辦公樓一樓大廳,，工作人員展示玄武巖纖維。河北日報記者 郭曉通攝

■相 關(guān)

“點石成金”的玄武巖纖維

玄武巖纖維是一種新型無機環(huán)保綠色高性能纖維材料,，主要由二氧化硅,、氧化鋁、氧化鈣,、氧化鎂,、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成。

如果看一看玄武巖纖維的制作工藝,，你一定會被它的“硬核”所震驚：用火山噴發(fā)形成的天然玄武巖石為原料,，將其破碎后投入熔窯中，加熱至1450℃—1500℃熔融狀態(tài),，通過鉑銠合金拉絲漏板快速拉制,，玄武巖纖維就是這樣被制作出來的。

簡而言之,，制作玄武巖纖維的工藝,，就是把堅硬的火山玄武巖石在高溫下“拉成絲”。

玄武巖纖維被制造出來后,，具備優(yōu)異的耐高溫和熱震穩(wěn)定性能,，能夠在650℃溫度下依然保持不變，還具備與天然玄武巖石頭相媲美的耐久性,、耐水性,、抗氧化性等。除此之外,，玄武巖纖維還具備高彈性模量和抗拉強度,、良好的電絕緣性和介電性能、較低的吸濕性以及較低的熱傳導(dǎo)系數(shù)等特性,。

這些都使得玄武巖纖維應(yīng)用廣泛,。

玄武巖纖維的應(yīng)用，最常見的便是建筑領(lǐng)域,。由于玄武巖纖維耐腐蝕性能優(yōu)異,，因此用玄武巖纖維制成的復(fù)合筋具備高強度,，可代替部分鋼筋用于土木工程中，而且由于玄武巖纖維的膨脹系數(shù)與混凝土相近,，兩者之間不會產(chǎn)生大的溫度應(yīng)力,。

除了在建筑行業(yè)的應(yīng)用，玄武巖纖維對于公路建設(shè)而言,，起到了“材料革命”的作用,。試驗結(jié)果顯示，將玄武巖纖維加入瀝青混料后,，與普通改性瀝青混凝土路面相比,，高溫穩(wěn)定性提高了62%，低溫抗裂性提高了35%,，水穩(wěn)定性提高了25%,，路面各項性能均全面提升，路面壽命預(yù)估延長6—8年左右,。同時,，路面總厚度、工程造價,、各階段機械燃油消耗綜合指標(biāo)均不同程度下降,。

此外，玄武巖纖維還可制成粗紗,、細紗,、土工布、套管等材料,，或者以它為增強體制成用途不同的多種復(fù)合材料，如短切紗,、單向布,、無捻粗紗、網(wǎng)格等,。在車船,、航空航天等領(lǐng)域，它還有替代現(xiàn)有玻璃纖維復(fù)合材料的能力,，應(yīng)用前景極為廣闊,。

在軍工方面，玄武巖纖維同樣可以大展身手,。由于玄武巖纖維隔熱,、耐溫、防火,，玄武巖纖維制備的復(fù)合材料可廣泛應(yīng)用于耐溫防熱材料,，例如導(dǎo)彈,、火箭、火炮的防熱部件,。 整理/河北日報記者 王思達