Viện sĩ Ding Wenjiang: Canh tác sáng tạo của Magiê hydro nhẹ

September 16, 2022

tin tức mới nhất của công ty về Viện sĩ Ding Wenjiang: Canh tác sáng tạo của Magiê hydro nhẹ

Magiê là vật liệu kim loại hữu ích nhẹ nhất trên thế giới và đóng một vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp quốc phòng, hàng không vũ trụ, giao thông vận tải và các lĩnh vực khác.Đồng thời, magie cũng là vật liệu kim loại có mật độ lưu trữ hydro cao nhất hiện có, với lợi thế đáng kể trong các ứng dụng sáng tạo trong năng lượng, y học và nông nghiệp.

 

Nhóm giáo viên theo phong cách Huang Danian của trường đại học quốc gia - nhóm nghiên cứu "Magiê hydro nhẹ" do Ding Wenjiang, một viện sĩ của Học viện Kỹ thuật Trung Quốc dẫn đầu, đã khắc phục được ba điểm nghẽn chính là độ bền thấp, khả năng chịu nhiệt và tuổi thọ ngắn của hợp kim magiê. , làm cho magiê trở thành một vũ khí quan trọng trong thế hệ "các nước lớn" mới của đất nước tôi."Đóng vai trò không thể thay thế trong kế hoạch phát triển. Nhóm của Ding Wenjiang cũng đã chinh phục công nghệ chuẩn bị hàng loạt chi phí thấp của vật liệu lưu trữ hydro dựa trên magiê, phát triển công nghệ lưu trữ hydro ở trạng thái rắn hàng đầu thế giới và đạt được mật độ lưu trữ hydro tương đương với của hydro lỏng ở nhiệt độ và áp suất phòng, tạo ra năng lượng hydro vừa có mật độ năng lượng cao vừa có độ an toàn cao; lần đầu tiên vật liệu magiê có thể chế tạo "thuốc hydro", vật liệu hydro magiê có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y học và nông nghiệp. Kết quả nghiên cứu của nhóm Ding Wenjiang đã đưa magiê Trung Quốc vươn ra thế giới và nó đã vươn lên hàng đầu thế giới.

 

Mới đây, tại Hội nghị thường niên Hiệp hội Khoa học và Công nghệ Trung Quốc lần thứ 24 do Hiệp hội Vật liệu Tiên tiến thuộc Hiệp hội Khoa học và Công nghệ Trung Quốc, Hiệp hội Khoa học và Công nghệ Hồ Nam, Sở Công nghiệp và Công nghệ Thông tin tỉnh Hồ Nam phối hợp tổ chức Sở Khoa học và Công nghệ, và Chính quyền nhân dân thành phố Trường Sa.Tại sự kiện đặc biệt - "Diễn đàn Quốc tế về Đổi mới và Phát triển Công nghiệp Vật liệu Mới", Viện sĩ Ding Wenjiang, Viện sĩ Học viện Kỹ thuật Trung Quốc, đã có bài phát biểu quan trọng mang tên "Nuôi cấy Magiê bằng Hydro nhẹ", "Tôi đã và đang nghiên cứu magiê trong 38 năm. Trong 38 năm này, tôi chủ yếu làm hai việc: một là nghiên cứu tính nhẹ của magiê, hai là nghiên cứu magiê trong khoa học hydro vì một nguyên tử magiê có thể mang hai nguyên tử hydro ”.

 

"Magie nhẹ"

 

Theo Ding Wenjiang, trữ lượng magiê của nước tôi rất phong phú, chiếm khoảng 90% tổng trữ lượng của thế giới.Magiê có một số ưu điểm: thứ nhất, nó rất nhẹ, mật độ của nó chỉ bằng 1/3 nhôm và 1/4 thép;thứ hai, magiê có hệ số giảm chấn cao, và hiệu suất hấp thụ sốc rất tốt;thứ ba, nó có tính tương thích sinh học tốt, Mật độ của hợp kim magiê thường là 1,74-2,0g / cm3, tương tự như mật độ xương tự nhiên là 1,8-2,1g / cm3, và có khả năng tương thích cơ sinh học tốt;Thứ tư, nó thân thiện với môi trường hơn và các hợp kim magiê có thể được tái chế một cách đơn giản mà không làm giảm hiệu suất của nó.Các đặc tính cơ học, và năng lượng tiêu thụ trong quá trình tái tạo và nấu chảy chỉ chiếm 4% năng lượng tiêu thụ trong quá trình sản xuất vật liệu mới.

 

"Do đó, magiê là vật liệu quan trọng trong hàng không, giao thông vận tải, thông tin điện tử, năng lượng, y sinh và các lĩnh vực khác. Trong quân sự, magiê chủ yếu được sử dụng cho thiết bị quân sự hoặc sản xuất vũ khí. Vì magiê phát ra ánh sáng ở nhiệt độ cao. Nó có thể cũng được sử dụng cho pháo hoặc pháo sáng; ở Minkou, magiê là một trong những kim loại màu được sử dụng rộng rãi trong ô tô, sản phẩm CNTT và hỗ trợ y tế. "Ding Wenjiang giới thiệu thêm, "Mặc dù đường sắt cao tốc đã là một danh thiếp ở đất nước tôi, nhưng đường sắt cao tốc Các vật liệu sử dụng trên đường sắt cao tốc vẫn cần được phát triển và đổi mới hơn nữa. Nhiều bộ phận trên đường sắt cao tốc có thể được làm bằng magiê nhẹ, tất nhiên, tính ổn định và chống ăn mòn của nó cũng phải được xem xét. Đây sẽ là mức 100 tỷ nhân dân tệ. Theo dự báo của Hiệp hội nghiên cứu công nghệ magiê Hàn Quốc, thị trường kim loại magiê toàn cầu sẽ tăng 7,1% hàng năm và sẽ đạt quy mô 620 triệu đô la Mỹ vào năm 2026.

 

"Gần đây, việc mở rộng ứng dụng của magiê trong quốc phòng cũng đặc biệt mạnh mẽ. Nếu bạn muốn tạo ra vũ khí và thiết bị có thể đánh xa hơn, bay nhanh hơn và tuổi thọ cao hơn thì yêu cầu đối với vật liệu nhẹ là rất cao. Ví dụ, Tốc độ siêu âm gần trong không gian Đối với máy bay, việc sử dụng magiê trong khung cánh có thể giúp giảm trọng lượng toàn diện 100 kg và tầm hoạt động sẽ tăng 8%, tức là lớn hơn 1400 km; ví dụ, máy bay chống siêu âm Eagle Strike tàu tên lửa, cabin cũng đã bắt đầu sử dụng magiê, đây là lần đầu tiên trên thế giới sử dụng magiê Hãy làm điều đó. "Ding Wenjiang cho biết, trong lĩnh vực dân sự, trọng tâm gần đây là bánh xe tải hạng nặng.Nếu bánh xe magiê được sử dụng để thay thế bánh xe nhôm, năng lượng có thể đạt ít nhất 10%;còn có khối động cơ xe nhiên liệu, trọng lượng nhẹ cũng rất quan trọng;và các thành phần khung gầm ô tô bằng hợp kim magiê, có thể được xem xét thêm trong các loại xe năng lượng mới.Đối với một, trọng lượng có thể giảm 52% sau khi đúc khuôn tích hợp.

 

Ứng dụng công nghiệp của vật liệu hợp kim magie đã trở thành một điểm nóng nghiên cứu trong lĩnh vực vật liệu kim loại trong những năm gần đây.Với việc thúc đẩy mạnh mẽ và sử dụng các phương tiện năng lượng mới, xây dựng đường sắt cao tốc, tăng tốc đột phá trong hàng không vũ trụ và sự phát triển nhanh chóng của mạng 5G, hợp kim magiê sẽ ra mắt trong vài năm tới.Việc nghiên cứu phát triển và ứng dụng sẽ mở ra cơ hội và triển vọng thị trường lớn hơn.Trong tương lai, việc nghiên cứu và phát triển vật liệu hợp kim magiê hiệu suất cực cao cao cấp và cải thiện khả năng gia công chính xác của các bộ phận phức hợp hợp kim magiê hiệu suất cao và chi phí thấp sẽ là hướng phát triển quan trọng, từ đó thúc đẩy sự phát triển thiết bị nhẹ và phát triển vật liệu hợp kim magiê cho các dự án lớn của quốc gia.Tỷ lệ nội địa hóa cũng sẽ đạt 100%.

 

"Magiê của Khoa học Hydro"

 

 

Ding Wenjiang đã chỉ ra trong báo cáo rằng magiê có ba ứng dụng chính trong lĩnh vực năng lượng hydro.

 

"Một là trọng lượng riêng của vật liệu magiê và các phương tiện năng lượng mới. Trọng lượng riêng của magiê rất nhẹ, chỉ 1,74, tương tự như nhựa. Một nguyên tử magiê có thể mang hai nguyên tử hydro, có thể đông đặc hydro trong mối quan hệ với hydro, và hydro có thể được đóng rắn trong một số điều kiện nhất định, cũng có thể thoát ra trong một số điều kiện nhất định, hơn nữa, sau khi nước được xúc tác được giải phóng, hydro trong nước cũng có thể được đưa ra ngoài, bằng cách này, khả năng lưu trữ hydro là rất đáng kể. Vật liệu magiê có trọng lượng nhẹ hơn nhôm. Các bộ phận kết cấu, các bộ phận kết cấu bằng hợp kim magiê có thể đạt được hiệu quả giảm trọng lượng 30%. Ngoài ra, độ bền, tuổi thọ và các chỉ số hiệu suất khác không thua kém hợp kim nhôm. "Nhóm của Ding Wenjiang đạt được kiểm soát thông qua việc đổi mới quy trình chuẩn bị.Công nghệ giải hấp hydro của công ty, "làm cho hydro vào và ra khỏi magiê rất thuận tiện", cũng đã chuẩn bị một loạt thiết bị sản xuất công nghiệp cho các kịch bản ứng dụng khác nhau.

 

"Thứ hai là sự tích hợp của vật liệu magiê và quá trình lọc, lưu trữ và vận chuyển hydro. Để lưu trữ hydro ở trạng thái rắn của magiê, hydro đầu vào có thể không được sạch lắm, nhưng độ tinh khiết của hydro được giải phóng có thể đạt 99,999%. Do đó, nó được gọi là sự tích hợp của thanh lọc, lưu trữ và vận chuyển. theo khoảng cách lưu trữ và vận chuyển, và có lợi thế vốn có trong việc lưu trữ hydro thể rắn dựa trên magiê. Các bồn chứa hydro thể rắn magiê-hydro có thể được đặt trực tiếp trên xe tải lớn. 15 ~ 20 sản phẩm như vậy được đặt trên thùng lớn xe tải và một phương tiện có thể nạp 1,2 tấn hydro, và nó được vận chuyển ở nhiệt độ và áp suất bình thường, không có bất kỳ nguy hiểm nào Cho dù đó là ô tô, tàu hỏa, container hayvận chuyển an toàn ở nhiệt độ và áp suất bình thường, nó có thể được thực hiện.Giả thiết sơ bộ hiện tại của kịch bản ứng dụng của sản phẩm này là đặt trực tiếp hai xe container để lưu trữ và vận chuyển 2,4 tấn hydro tương đương với một lần tiếp nhiên liệu hydro.Sau 12 năm nghiên cứu và phát triển, đội ngũ của Ding Wenjiang đã hình thành công nghệ sản xuất quy mô lớn 30 tấn, có thể sản xuất theo lô với chi phí thấp và sản lượng dẫn đầu quốc tế."Anh, Nhật Bản và một số nước phương Tây tiên tiến muốn thực hiện một số thử nghiệm, và họ đều sẽ đến với chúng tôi để đặt hàng."Ding Wenjiang nói.

 

"Thứ ba là vật liệu magiê và hệ thống năng lượng hydro. Nói chung, thời gian tự điều khiển của máy bay không người lái sẽ không quá nửa giờ. Sử dụng hệ thống pin nhiên liệu magie hyđrua mật độ cao, năng lượng cao cho máy bay không người lái có thể làm cho máy bay không người lái bay trong không trung . Tiếp tục bay trong 10 giờ, với tốc độ trung bình 55 km / giờ và tầm bay liên tục có thể đạt 500 km. Nhận thức được mức độ an toàn của máy bay không người lái trong thành phố, phòng chống cháy rừng và đường dây điện cao thế.
Kiểm tra miền."

 

Ngoài ra, Ding Wenjiang cũng đề cập đến nghiên cứu liên quan về pin nhiên liệu hydro cho xe năng lượng mới mà nhóm đã triển khai trong những năm gần đây: “Một điện cực màng, một tấm lưỡng cực, hai thành phần này là thành phần cốt lõi. Chúng tôi đã phát triển một hợp kim magiê. Tấm lưỡng cực có thể được ngâm trong axit flohydric trong ba tháng mà không có vấn đề gì, khả năng chống ăn mòn rất mạnh và trọng lượng riêng rất nhẹ, vì vậy nó có tiềm năng ứng dụng lớn. ”

 

"Hợp kim sinh học"

 

Magiê có thể phân hủy trong cơ thể con người, tránh được các ca phẫu thuật thứ cấp, nhiễm trùng thứ cấp và chi phí bổ sung do các vật liệu sinh học thông dụng khác yêu cầu.Đồng thời, là một vật liệu stent cho tim mạch, nó có thể làm giảm hiệu quả sự tái tạo tiêu cực của các mạch máu bị bệnh, tái tạo mạch và tăng sản nội mạc.Ding Wenjiang cho biết: "Hợp kim magiê có thể được sử dụng làm vật liệu sinh học. Về tầm quan trọng, khoáng chất quan trọng thứ hai trong cơ thể con người là magiê. Magiê chịu trách nhiệm cho các chức năng truyền năng lượng quan trọng trong tế bào và nó giúp màng tế bào điều hòa lượng thích hợp Nhu cầu canxi thúc đẩy quá trình bình thường hóa các chức năng sinh lý Nhiều bệnh nội khoa liên quan trực tiếp đến việc thiếu hụt magie Magie là một nguyên tố rất có lợi cho cơ thể con người Nhật Bản, Hoa Kỳ và Châu Âu hiện nay đều có thuốc bổ sung magie . "Hiện tại, hợp kim magiê sinh học chủ yếu được sử dụng trong việc chuẩn bị cấy ghép sửa chữa xương và giá đỡ kỹ thuật mô như giá đỡ tim mạch.

 

"Đối với stent tim mạch, vật liệu kim loại y tế được sử dụng trên lâm sàng hiện nay chủ yếu bao gồm thép không gỉ, hợp kim coban và hợp kim titan. Những loại stent như vậy sẽ tồn tại vĩnh viễn trong cơ thể người và không thể phân hủy được nên bệnh nhân phải dùng thuốc chống thải ghép trong thời gian dài, hơn nữa dễ gây tắc lại trong stent, phải mổ lần 2, rất rủi ro, nếu sử dụng vật liệu magie và kiểm soát được quá trình thoái hóa thì có thể giải quyết tốt vấn đề này ”.
Nói về hợp kim magie làm vật liệu cố định xương, Ding Wenjiang cho biết: "Hiện nay, vật liệu y sinh được sử dụng rộng rãi trong xương tấm và xương đinh chủ yếu là titan, hợp kim titan, thép không gỉ, ... nhưng chúng đều có những hạn chế nhất định. được cấy ghép vào cơ thể người, do mô đun đàn hồi của vật liệu xương người không khớp, lực tác động của xương người sẽ bị cản lại, ngoài ra, những vật liệu này không bị phân hủy trong cơ thể người. Khi xương người bệnh phát triển và lành lại, Ding Wenjiang giới thiệu thêm, "Vật liệu cố định xương bằng hợp kim magiê tương thích hơn với các đặc tính cơ học của xương người, có thể tránh được tác dụng che chắn căng thẳng một cách hiệu quả.Sau khi xương người về cơ bản được chữa lành, hợp kim magiê sẽ bị phân hủy thành các phân tử nhỏ không độc hại và vô hại, đi qua cơ thể người.Hệ thống tuần hoàn được tống ra khỏi cơ thể, điều này tránh được cảm giác đau đớn khi tháo đinh thép và tấm thép trong lần mổ thứ hai của bệnh nhân, đồng thời cũng tiết kiệm được chi phí mổ ”.

 

Ding Wenjiang đề cập thêm, "Ví dụ, trong quá trình trồng lại một bàn tay bị đứt lìa, cần phải có dây thần kinh. Nếu sử dụng dây titan, nó sẽ nằm trong dây thần kinh mãi mãi vì nó không thể bị phân hủy bởi sự ăn mòn trong cơ thể người. Magiê. dây, khi dây thần kinh phát triển, dây magiê có thể biến mất do suy thoái. "

 

Cuối cùng, ông nhấn mạnh rằng phải nghiên cứu khoa học hiệu quả để có thể đổi mới và làm ra các nguyên mẫu công nghệ.Ding Wenjiang nói: “Nếu không có tính độc đáo hay hiệu quả mà chỉ bắt chước và sao chép thì đây là nghiên cứu khoa học không hiệu quả, lãng phí nhân lực, vật lực và tài chính,” Ding Wenjiang nói. vật liệu, và quá trình hình thành phải linh hoạt. "Chính sách 16 tính cách "giỏi vật liệu, vật liệu trở thành vật liệu, vật liệu để làm thành công cụ và công cụ dễ sử dụng" luôn là khái niệm nghiên cứu và phát triển được nhóm của Ding Wenjiang tuân theo " vật liệu mới, khoa học vật liệu và kỹ thuật vật liệu không thể kết hợp Để tách rời nhau, phải kết hợp vật liệu và công nghệ. với sự phát triển của năng suất và tìm kiếm không gian phát triển lớn hơn. Sau 40 năm canh tác đổi mới, magiê 'sẽ có tiềm năng to lớn trong ngành công nghiệp quốc phòng và quân sự, giao thông vận tải, y sinh, môi trường năng lượng, nông nghiệp xanh và nhiều lĩnh vực chưa được biết đến trong tương lai, chúng ta hãy chờ và xem."Ding Wenjiang tràn đầy hy vọng.