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【科技】蛟龙入海,国产固体浮材鼎力相助

亚博足彩FABIAOSHIJIAN:2016/07/07



  近日,我国自主设计研制的“蛟龙号”载人深潜器再次受到关注,继成功突破7000米级的下潜深度后,将在世界最深的马里亚纳海沟迎接新的挑战。而化工业界开发的固体浮力材料,正在此类深海运载作业中扮演着重要角色。若要解决深潜器、水下机器人等设备的耐压性、结构稳定性问题,并为其提供足够的净浮力,深海固体浮力材料是不可或缺的角色。 


  近日,海洋化工研究院有限公司教授级高工陈先接受中国化工报记者采访时表示,近年来国产化深海固体浮力材料研究全面开花,不仅摆脱了长期依赖进口的局面,节省了大量成本,并且从特种专业的小众市场逐渐走向大众市场,已成功应用于水下机器人、无人潜器、救生舱及海底空间站和海油勘探等设备。 


关键技术逐步摆脱进口


  我国从上世纪90年代开始,对深海固体浮力材料进行自主研发,在此之前一直依赖进口。陈先认为,进口的深海固体浮力材料不仅价格昂贵,而且售后服务不及时。譬如,“蛟龙”号使用的高性能载人深海固体浮力材料,从国外进口价格高达80万元/立方米,而国产材料约20万元/立方米。普通深海固体浮力材料,从国外进口立方米需要几十万元,国产材料只需10万元左右,价格相差近4倍。 


  陈先表示,最初的开发思路是用化学发泡法来生产固体浮力材料,这种材料稳定性和耐压性都比较差,到水下500米就已达极限。为此,海化院转向研制可加工固体浮力材料。而固体浮力材料技术的突破点是空心玻璃微珠,一颗玻璃微珠的直径仅100微米,即10颗玻璃微珠排在一起也只有1毫米,如果拿在手里看起来就像面粉一样,只有放到显微镜下才能看到一个个玻璃小球。空心、薄壁、耐高压无疑为玻璃微珠的技术要求增加了难度。他指出,虽然国内已突破了该技术障碍,但与国外相比仍有一定差距,因此产业链还需进一步完善升级。


自主材料实现万米勘探


  众所周知,深海装备下潜的深度越大,受到的压力越大,意味着固体浮力材料必须要有良好的耐压性。固体浮力材料需长期浸泡在水中,这就要求其必须耐水、耐压、耐腐蚀和抗冲击。在海洋中每增加100米深度,物体受到的压强就将增加约10个大气压。因此,深海中使用的固体浮力材料,既要具有极高的强度,又要有很低的密度。浮力材料的密度与抗压强度指标是相对立的,凡是密度小的材料,其抗压强度一般都低,而强度高的材料其密度又较大。人们都希望深海设备的密度尽量低,耐压强度尽量高。如何解决这一矛盾,是研究制造材料的关键。 


  为解决这个难题,研究机构开始研发环氧树脂和空心玻璃微珠做成的浮力材料,通过增加浮力材料的体积,减小浮力材料的密度,从而增加浮体的排水量,起到增大浮力的作用。目前,国内通过新工艺生产的固体浮力材料可在任何海深条件下应用,已形成从水面至水下11000米的全海深用系列化产品,性能达到国际先进水平,技术处于国内领先地位,足以满足海洋勘探、海洋采矿等要求。 


应用领域日趋多元化


  据陈先介绍,近年来深海固体浮力材料不再是科考装备的专有产品,虽然市场仍存在局限性,但其应用方向已愈加广泛,除了深潜器、水下机器人之外,海上石油勘探等海工装备的需求量也在日益增加。在水下开采石油,油突然从地下出来时遇到0℃~5℃的海水会突然冷却,所以需要隔水管为海底的金属输油管道保温并提供浮力。而在海底铺设输油管道时也需要浮筒的帮助,为管道提供浮力,避免其因为自身重力而下沉。 


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