Tài liệu Quốc gia
Phần ngành công nghiệp
Phần phụ đề như "Đã đến rồi", "Cuộc đối thoại" ghi lại câu chuyện của những người làm việc trong lĩnh vực vật liệu đầy trí tuệ từ nhiều góc nhìn khác nhau.
Nhân tử , ấn tượng đầu tiên thường là sự đe dọa, đáng sợ và không thể tiếp cận; nhắc đến kỹ thuật hạt nhân, người ta nghĩ ngay đến tên lửa hạt nhân và tàu ngầm hạt nhân - những thiết bị quân sự. Dù kỹ thuật hạt nhân đã được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực năng lượng, nhưng vẫn dường như rất xa vời với cuộc sống hàng ngày. Áp dụng kỹ thuật hạt nhân vào các sản phẩm tiêu dùng hàng ngày còn khó tưởng tượng hơn.
Tuy nhiên, có một nhà khoa học đã miệt mài cống hiến hơn hai thập kỷ để khám phá ứng dụng của kỹ thuật hạt nhân trong vật liệu màng mỏng, cô ấy đã... Màng lỗ hạt nhân ...chuyển đổi từ nghiên cứu cơ bản sang kỹ thuật và công nghiệp hóa. Hiện nay, công nghệ màng lỗ hạt nhân đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống hằng ngày. Trong buổi trò chuyện hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về Tiến sĩ cao cấp Wang Yulan của Đại học Thanh Hoa và công nghệ màng lỗ hạt nhân của cô ấy.
Tiến sĩ Vương Ngọc Lan
Ứng dụng của màng nhân tử trong bộ lọc tinh thể cho thiết bị truyền tải dịch lớn
Thị trường vật liệu lọc cho dụng cụ truyền, tiêm thuốc hiện tại đang gặp phải nhiều vấn đề như kích thước lỗ lọc không đạt chuẩn, sợi vật liệu rơi ra gây ô nhiễm thứ cấp.
Mặc dù màng lỗ hạt nhân truyền thống có khả năng kiểm soát kích thước lỗ lọc tốt, nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là khả năng chịu bẩn kém, dễ bị tắc nghẽn. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Wang đã phát triển màng lỗ hạt nhân bất đối xứng, biến hình dạng lỗ thành hình nón đơn, giúp tránh tắc nghẽn hiệu quả và **tăng cường khả năng chịu bẩn**. Hiện nay, màng lỗ hạt nhân bất đối xứng đã được áp dụng rộng rãi trong bộ lọc cuối cùng cho dung dịch truyền tĩnh mạch.
Ứng dụng của màng nhân tử trong làm sạch nước uống
Nước uống không sử dụng máy lọc có thể chứa cặn, thậm chí nhiều chất độc hại; còn khi lắp đặt máy lọc thì cả các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cũng bị loại bỏ. Tại sao việc uống nước sạch và lành mạnh lại khó khăn đến vậy? Nhiều người đang đau đầu vì vấn đề này.
Nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Wang dẫn đầu đã cải tiến công nghệ màng lỗ hạt nhân truyền thống, tạo ra bộ lọc mới có thể lọc nước sôi trực tiếp.
Theo lời Tiến sĩ Wang, nhiều thí nghiệm đã chứng minh rằng, sử dụng màng lỗ hạt nhân theo một số tham số nhất định để lọc nước đun sôi, chỉ số độ cứng tổng hợp, fluorua và tổng lượng cacbon hữu cơ (TOC) trong nước giảm rõ rệt; lớp bột lọc tích tụ trên bề mặt màng chứa các kim loại nặng gây hại cho sức khỏe, như nhôm, chì, barium, mangan, thủy ngân, cadmium và crôm đã được phát hiện nhiều lần; trong nước sau lọc vẫn còn các nguyên tố vi lượng có lợi cho sức khỏe và tỷ lệ của chúng không thay đổi đáng kể.
Ứng dụng của màng nhân tử trong làm sạch không khí
Hơi bụi là một hiện tượng trong không khí mà các hạt bụi, axit sulfuric, nitric và các hợp chất hữu cơ khác lơ lửng, đường kính động học của các hạt này nhỏ hơn 2,5 micromet. Lưới chắn truyền thống có kích thước lỗ khoảng 1 milimet, so với các hạt nhỏ hơn 2,5 micromet, giống như viên đạn đi qua khung thành bóng đá – hoàn toàn không trở ngại.
Đối với đặc tính này của bụi mịn, Tiến sĩ Wang và nhóm của cô đã phát triển màng lỗ hạt nhân làm cửa sổ, bằng cách kiểm soát kích thước lỗ của màng lỗ hạt nhân, vừa đảm bảo lưu thông không khí vừa ngăn chặn PM2.5, mang đến hiệu quả làm sạch không khí trong nhà tốt hơn.
Tiến sĩ Vương Ngọc Lan đang kiểm tra thiết bị
Sau khi hiểu rõ các ứng dụng của màng nhân tử trong cuộc sống hàng ngày, rốt cuộc màng nhân tử là gì? Tiến sĩ Vương Ngọc Lan sẽ trực tiếp giải đáp thắc mắc.
Công nghệ màng nhân tử là gì?
Vương Ngọc Lan: Màng lỗ hạt nhân là một loại vật liệu màng đa, quá trình sản xuất chia làm hai bước. Bước đầu tiên sử dụng các thiết bị hạt nhân lớn để phóng xạ hạt nhân với năng lượng cực cao vào một tấm màng nhựa nhất định, trong đường đi của hạt nhân sẽ hình thành tổn thương phóng xạ, đường kính khoảng vài nanomet. Tấm màng như vậy có thể được hiểu là bề mặt của nó có rất nhiều lỗ nhỏ có đường kính vài nanomet. Khi tấm màng này được ngâm trong hóa chất khắc, các kênh tổn thương phóng xạ trên bề mặt có thể được biến thành lỗ mao dẫn thẳng. bongda Thông qua việc kiểm soát điều kiện bức xạ và điều kiện khắc, có thể sản xuất ra màng lỗ hạt nhân với mật độ lỗ và kích thước lỗ khác nhau.
Tính chất hóa học của màng nhân tử rất tốt, tính chất nhiệt độ cũng rất tốt. Nó có ba đặc điểm chính, Một là mật độ lỗ có thể điều khiển được , có thể đạt từ một lỗ nhỏ trên mỗi centimét vuông đến mười tỷ lỗ nhỏ. Thứ hai là kích thước lỗ đồng nhất , tất cả các lỗ đều có đường kính giống nhau, bởi vì khi phóng xạ hạt nhân, năng lượng và khối lượng của hạt nhân là đơn nhất, do đó tất cả các lỗ đều có kích thước giống nhau. Thứ ba là phạm vi kích thước lỗ rất rộng và có thể điều khiển chính xác , từ vài nanomet đến vài chục micromet, vượt qua bốn cấp số lượng lớn mà mắt thường không nhìn thấy, dẫn đến nhiều ứng dụng.
Đặc điểm nổi bật của màng lỗ hạt nhân là độ đồng nhất của lỗ, hình dạng lỗ đều đặn (cấu trúc lỗ mao dẫn thẳng), mật độ lỗ và kích thước lỗ có thể kiểm soát chính xác và độc lập, cùng với phạm vi tham số rộng, điều này khiến màng lỗ hạt nhân có ưu thế vượt trội so với các công nghệ màng mao dẫn khác trong nhiều lĩnh vực ứng dụng.
Trong quá trình công nghiệp hóa, công nghệ màng nhân tử đã có những đột phá gì?
Vương Ngọc Lan: Thực tế, trong lĩnh vực công nghệ bức xạ đã bước qua ba cột mốc quan trọng, Cột mốc thứ nhất Đã phá vỡ lò phản ứng Công nghiệp hóa Công nghệ bức xạ, bước thứ hai là cập nhật Công nghệ bức xạ máy gia tốc; Bước thứ ba là giải quyết sự ổn định của các tham số bức xạ. Về mặt kỹ thuật khắc, sau hàng thập kỷ nỗ lực và khám phá gian khổ, , điều này làm cho độ ổn định của màng của chúng tôi rất tốt, tức là độ ổn định của mật độ bức xạ, vì một khi sản phẩm được sản xuất ổn định thì đó là yếu tố then chốt.
Chúng tôi lần đầu tiên trên thế giới giải quyết thành công quy trình khắc công nghiệp cho màng nhân tử bất đối xứng và đạt được sản xuất hàng loạt lớn. Cho đến nay, chỉ chúng tôi trên toàn cầu có khả năng cung cấp sản phẩm màng nhân tử bất đối xứng hàng loạt. ， Việc giải quyết vấn đề này **mở rộng lĩnh vực ứng dụng của màng nhân tử. 。 Còn giúp màng nhân tử có lợi thế cạnh tranh rõ ràng trong lĩnh vực lọc tinh chuẩn dưới 0,1µm so với các màng lọc khác.
Màng lỗ hạt nhân bất đối xứng hiện tại là màng lọc hạt nhân vi mao dẫn tiên tiến nhất trên thế giới, các chỉ số lọc vượt xa sản phẩm của Mỹ và Nga. Sự đột phá này không chỉ mở ra khả năng ứng dụng công nghiệp quy mô lớn cho màng lỗ hạt nhân, chẳng hạn như sản xuất nước siêu tinh khiết trong ngành điện tử, nước vô trùng trong ngành dược phẩm, hay lọc bia, sữa trong ngành thực phẩm, Trong quá trình chuyển đổi công nghiệp, gặp phải những khó khăn gì? 。
Sau nhiều năm nghiên cứu và phát triển, nhóm không chỉ nắm giữ được các công nghệ cốt lõi để sản xuất màng lỗ hạt nhân hàng loạt mà còn đạt được nhiều kết quả khoa học sáng tạo, một số đã được thương mại hóa và đưa ra thị trường, mang lại hiệu quả xã hội và kinh tế tốt đẹp.
Có rất nhiều khó khăn,
Vương Ngọc Lan: Vấn đề lớn nhất vẫn là vấn đề quy trình trong quá trình phát triển công nghệ công nghiệp hóa. Nhật Bản Trong quá trình nghiên cứu và sản xuất, chúng tôi gặp nhiều thách thức. Ví dụ, khi phát triển công nghệ màng bất đối xứng, mọi thứ đều ổn trong phòng thí nghiệm nhưng khi chuyển sang dây chuyền sản xuất thì gặp vấn đề. Sau nhiều thử nghiệm, mất hơn một năm, cuối cùng chúng tôi nhận ra rằng vấn đề nằm ở lựa chọn vật liệu. Vật liệu này gây ra nhiều nhiễu loạn trong quá trình sản xuất, và chúng tôi phải loại trừ từng yếu tố một.
Do đó, đây là một quá trình từ đơn giản đến phức tạp, rồi từ phức tạp trở lại đơn giản, giống như việc học tập. Ban đầu bạn nghĩ kiến thức tiểu học chỉ có chút ít, nhưng càng học nhiều hơn, khi bạn đạt đến mức giỏi, kỳ thi đại học như toán học, trong đầu bạn chỉ còn lại vài công thức và định lý, và lúc này bất kỳ kỳ thi nào cũng không thể làm khó bạn nữa. Lý do là bạn đã nắm vững kiến thức. Quá trình nghiên cứu và sản xuất cũng như vậy, từ đơn giản đến phức tạp, từ phức tạp trở lại đơn giản.
Tôi tin rằng bất kỳ sản phẩm nào cũng không hề đơn giản, trong quá trình công nghiệp hóa, nó đòi hỏi nhiều kỹ sư chuyên môn giải quyết các chi tiết phức tạp. và Đức Tại sao Sản phẩm công nghiệp Làm tốt hơn người Trung Quốc chúng ta Tôi từng học tập và làm việc ở hai quốc gia này, Họ không bỏ qua bất kỳ chi tiết nào trong cách làm việc của mình. ， Quyết tâm làm rõ mọi chi tiết, chỉ có như vậy chất lượng sản phẩm mới ổn định. Trong quá trình công nghiệp hóa, có những kinh nghiệm gì đáng để tham khảo? Anh nghĩ gì về tương lai phát triển của công nghệ màng nhân tử? , Viện Năng lượng Hạt nhân và Công nghệ Năng lượng Mới của Đại học Thanh Hoa, kỹ sư cao cấp. Tốt nghiệp chuyên ngành vật lý hạt nhân tại Đại học Bắc Kinh năm ... Nhiều bài báo, đạt được bằng sáng chế quốc gia
Nhiều mục.
Vương Ngọc Lan: Nhìn lại, tôi nghĩ con đường chúng tôi đi là đúng đắn, không phụ thuộc hoàn toàn vào đầu tư từ nhà nước. Ngay từ đầu, chúng tôi đã nhận ra rằng công nghệ màng lỗ hạt nhân là một công nghệ cốt lõi, ví dụ như cây cối, công nghệ màng lỗ hạt nhân là thân cây, trên thân cây có thể mọc ra nhiều cành và vô số lá, nghĩa là dựa trên công nghệ cốt lõi này có thể phát triển ra nhiều nhánh công nghệ, mỗi nhánh công nghệ lại có thể phát triển ra nhiều sản phẩm khác nhau.
Với nhận thức này, chúng tôi đã bắt đầu giải quyết vấn đề của thân cây. Sau khi sử dụng quỹ kinh phí từ dự án quốc gia để giải quyết vấn đề công nghiệp hóa của một nhánh, chúng tôi nhanh chóng đưa sản phẩm ra thị trường. Qua quảng bá thị trường, công nghệ màng lỗ hạt nhân đã được áp dụng từ một lĩnh vực, và từ đó chúng tôi có thể liên tục thu được nguồn vốn từ thị trường. Phần vốn này không được dùng để phân phát thưởng rộng rãi mà được tái đầu tư vào nghiên cứu. ban ca sau Với cách làm này, chỉ cần chúng tôi có ý tưởng tốt, có thể phản ứng nhanh chóng và tổ chức lực lượng nghiên cứu mà không cần trải qua quy trình xin dự án phức tạp. Có thể nói, công nghệ màng lỗ hạt nhân đã lớn dần lên nhờ sự hỗ trợ ban đầu từ nhà nước và sự nỗ lực của hai thế hệ người Thanh Hoa, dần dần phát triển thành công nghệ màng cốt lõi với nhiều bằng sáng chế tự chủ của Trung Quốc.
Bài trước: Hiệu quả của lưới chống bụi mịn màng nhân tử ra sao?
Vương Ngọc Lan: Ứng dụng và giá trị khoa học mà màng lỗ hạt nhân mang lại chưa được nhiều người chú ý. Công nghệ màng lỗ hạt nhân đã được nhóm nghiên cứu tại Thanh Hoa phát triển qua nhiều năm thử nghiệm, và chỉ gần đây, khi nhu cầu về công nghệ và môi trường tăng lên, công nghệ này mới được nhiều người biết đến. bongdaplus Để công nghệ này thực sự mang lại lợi ích cho nhiều người có nhu cầu, còn phụ thuộc vào sự hợp tác của các tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp quy mô lớn. Chúng tôi chân thành hy vọng các tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp có nhu cầu sẽ cùng nhau nghiên cứu sâu rộng về công nghệ màng lỗ hạt nhân do Trung Quốc phát triển, thúc đẩy sự phát triển liên tục của công nghệ này và mang lại lợi ích từ công nghệ cho quê hương.
|
Vương Ngọc Lan Bài tiếp theo: Màng nhân tử nặng ion là gì? 1986 1. Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của màng lọc là gì? 1998 Năm 2000, Tiến sĩ Wang nhận bằng tiến sĩ khoa học tự nhiên từ Đại học Waseda Nhật Bản. Cô từng là phó giám đốc phòng thí nghiệm phân tích hạt nhân thuộc Viện Nghiên cứu Hạt nhân Trung Quốc, Giám đốc kỹ thuật kiêm kỹ sư trưởng của Công ty Thanh Đồng Test, và từng là chuyên gia của Hội Trao đổi Khoa học và Công nghệ Đức. fellowship Cô đã làm việc tại Đại học Khoa học và Công nghệ Dresden. Hiện tại, cô là thành viên của Hiệp hội Quốc tế về Kích thước Dấu vết Hạt nhân và Phó chủ tịch Ủy ban Chuyên ngành Phát hiện Dấu vết Hạt nhân của Hiệp hội Vật lý Hạt nhân Trung Quốc. Cô cũng là một trong những người chủ yếu soạn thảo Tiêu chuẩn Quốc gia về Dấu vết Hạt nhân Chống giả. - Cô đã tham gia nghiên cứu nền tảng cơ bản, ứng dụng cơ bản và nghiên cứu ứng dụng công nghệ dấu vết hạt nhân và phát triển công nghệ màng lỗ hạt nhân. Cô đã công bố nhiều bài báo. 40 3. Ứng dụng đa dạng và triển vọng rộng mở của màng đường kính vết 30 4. Ứng dụng của màng đường kính vết trong các lĩnh vực khác |
