玻璃,是日常生活中使用廣泛的常見(jiàn)材料,涵蓋了建筑的玻璃外墻、窗戶,日常用品如杯子、燈飾等等。然而,看似普通的玻璃卻有著超出想象的用途。2024年3月22日14:00,由中國(guó)下一代教育基金會(huì)與中國(guó)平安共同主辦、科技日?qǐng)?bào)社媒體支持的青少年科技素養(yǎng)提升計(jì)劃“科技燃?jí)艨萍夹推髽I(yè)開(kāi)放日”主題直播課,帶領(lǐng)大家走進(jìn)中國(guó)建筑材料科學(xué)研究總院(以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)建材總院”),揭秘了玻璃在高科技領(lǐng)域中的那些鮮為人知的獨(dú)特用途。來(lái)自全國(guó)27個(gè)省、市(自治區(qū)、直轄市)的上千所項(xiàng)目鄉(xiāng)村小學(xué)的師生們與廣大網(wǎng)友共同觀看了此次直播課,全網(wǎng)觀看量超403.8萬(wàn)人次。

　　2020年7月,“龍蝦眼X射線探測(cè)衛(wèi)星”成功發(fā)射,成為國(guó)際上首個(gè)應(yīng)用龍蝦眼X射線聚焦技術(shù)的在軌探測(cè)器。直播課中,研發(fā)工程師焦朋向同學(xué)們介紹了“龍蝦眼”鏡片的設(shè)計(jì)靈感就是來(lái)自美味的小龍蝦的眼睛,并通過(guò)一組趣味的實(shí)驗(yàn)演示,讓同學(xué)們了解到“龍蝦眼”鏡片的設(shè)計(jì)原理。鏡片利用微型管道多次反射光線,實(shí)現(xiàn)了小尺寸大視角的探測(cè),提高了角分辨率和探測(cè)效率。這能精確判斷高能粒子射線的來(lái)源位置,對(duì)太陽(yáng)活動(dòng)、天體運(yùn)行、暗物質(zhì)和黑洞探測(cè)有著重要意義。同學(xué)們還了解到,盡管“龍蝦眼”鏡片設(shè)計(jì)始于1979年,但制造過(guò)程中遇到了諸多挑戰(zhàn),如材料設(shè)計(jì)、光纖排列、熱彎工藝等,特別是龍蝦眼結(jié)構(gòu)的微孔排列和成型,需要精確到頭發(fā)絲粗細(xì)的級(jí)別,對(duì)材料和工藝要求極為嚴(yán)格。最終,科學(xué)家們經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)和工藝改進(jìn),成功制備出了性能優(yōu)越的龍蝦眼結(jié)構(gòu)鏡片,并將其應(yīng)用到天文探測(cè)器中。通過(guò)直播,同學(xué)們?cè)诹私獾轿覈?guó)在X射線探測(cè)技術(shù)上的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的同時(shí),科學(xué)家們?cè)谄D難環(huán)境中取得突破的精神也鼓舞著大家在面對(duì)挑戰(zhàn)時(shí)不要?dú)怵H,努力前行。

　　“龍蝦眼”鏡片是光纖傳像材料大家族中的一員,本次直播課程中焦朋老師還向同學(xué)們展示了這個(gè)家族中其它具備獨(dú)特技藝的成員:光纖光錐,像一個(gè)神奇的光學(xué)變形術(shù)士,能夠把圖像或文字放大或縮小,其主要應(yīng)用領(lǐng)域是微光夜視成像和攝像。有趣的光芯倒向器,它能將正面的圖像或文字倒轉(zhuǎn)180度,像一個(gè)智能的圖像翻轉(zhuǎn)器,讓傳輸?shù)膱D像更加清晰。還有僅0.38毫米厚的微通道板,它通過(guò)表面的微孔陣列特定的偏差角度,讓光線只在一定角度內(nèi)通過(guò),實(shí)現(xiàn)了電子倍增效應(yīng)。這個(gè)小小的部件可是微光夜視儀中電子倍增的關(guān)鍵,讓人們?cè)诤诎抵幸材芸辞逡磺?。焦朋老師現(xiàn)場(chǎng)展示了士兵佩戴的夜視儀,讓同學(xué)們體驗(yàn)了即使在黑暗中,借助微光夜視儀也能看得很清楚的場(chǎng)景。通過(guò)這種沉浸式的體驗(yàn),同學(xué)們更好地理解了光纖傳輸材料如何為我們的科學(xué)研究和日常生活所帶來(lái)的極大便利。

　　石英玻璃,被譽(yù)為“玻璃之王”,因其獨(dú)特的性能和廣泛的應(yīng)用而備受重視。石英玻璃杯雖然外觀與普通玻璃杯相似,那如何進(jìn)行分辨呢?高級(jí)工程師符博在直播中教大家如何快速區(qū)分二者,經(jīng)過(guò)敲擊,同學(xué)們發(fā)現(xiàn)石英玻璃杯的聲音清脆且綿長(zhǎng),而普通玻璃聲音悶悶的。其中的主要原因是,普通玻璃的主要成分是純度為70%左右的二氧化硅,石英玻璃主要由高純度的二氧化硅組成,其純度可達(dá)到99.99%甚至更高。就好比黃金,普通玻璃像是K金,石英玻璃則像是999足金,純度遠(yuǎn)超普通玻璃。這種高純度和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)賦予了石英玻璃優(yōu)異的性能,如高透過(guò)率的紫外和紅外光、出色的熱穩(wěn)定性金沙集團(tuán)1862cc成色、耐強(qiáng)酸性以及低熱膨脹系數(shù)。石英玻璃不僅能適用于特殊光學(xué)設(shè)備,還能在極端溫度和化學(xué)環(huán)境下保持完好。這些特性使得石英玻璃在各個(gè)領(lǐng)域都能發(fā)揮重要作用,從大國(guó)重器到日常生活,它的身影無(wú)處不在。石英玻璃的神奇世界,讓同學(xué)們紛紛表示大開(kāi)眼界!

　　政工師王源源還向同學(xué)們介紹了石英玻璃充滿了創(chuàng)新與挑戰(zhàn)的研發(fā)故事。自1957年起,中國(guó)建材總院在顧真安院士的領(lǐng)導(dǎo)下,不斷創(chuàng)新石英玻璃技術(shù)。在1983年成功研制出國(guó)產(chǎn)氯紫外石英玻璃,提前十年超越美國(guó)通用公司。1993年,成功反駁美國(guó)GE公司的發(fā)明專利申請(qǐng),保護(hù)了國(guó)家石英玻璃生產(chǎn)權(quán)益。石英玻璃作為關(guān)鍵材料,未來(lái)將向更大尺寸、更高純度、更高精度和多功能化發(fā)展,縮小與國(guó)際差距。同學(xué)們通過(guò)直播深刻感受到了科研工作者們不斷創(chuàng)新、突破的科學(xué)精神,讓我國(guó)擁有了“第一塊石英玻璃”“第一根無(wú)堿玻璃纖維”“第一塊玻璃鋼板”“第一塊汽車防彈玻璃”等。

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