玄武巖如何織成五星紅旗？還能當(dāng)“防火魔法衣”？獨(dú)家揭秘→

今年5月3日,，嫦娥六號(hào)在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射,，由長(zhǎng)征五號(hào)送入地月轉(zhuǎn)移軌道,。在53天的時(shí)間里,，嫦娥六號(hào)成功著陸月背南極“艾特肯盆地”的預(yù)選著陸區(qū)，并實(shí)現(xiàn)世界首次月背采樣和起飛,，并攜帶月壤于6月25日成功返回地球,，往返超過(guò)76萬(wàn)公里。

在這份成功的背后,，還有許多不為人知的故事,。系列報(bào)道《月亮之上的科技“嫦娥”》，探索嫦娥探月背后的科技力量,。今天我們一起關(guān)注首次在月球背面展示的五星紅旗,。

“石頭版”五星紅旗原料來(lái)自玄武巖

此次嫦娥六號(hào)在月背展示的國(guó)旗，對(duì)材質(zhì)的要求非常特殊,，它是用“石頭”做成的,。

在河北蔚縣的一家采石場(chǎng)，這里正在采集的是一種叫玄武巖的石材,。這里的玄武巖,，是國(guó)內(nèi)地層最古老、數(shù)量最多,、種類最全的玄武巖群之一,。

蔚縣新源玄武巖礦業(yè)負(fù)責(zé)人朱兆春：玄武巖具有韌度高,、耐腐蝕性、耐酸堿性,、耐高溫低溫等優(yōu)異性能,。

朱兆春對(duì)玄武巖的特性很了解，但他不知道的是,，玄武巖所具備的這些特性,，正是嫦娥六號(hào)月面國(guó)旗研制團(tuán)隊(duì)一直在尋找的適合月球環(huán)境的材料。

嫦娥六號(hào)月面國(guó)旗研制團(tuán)隊(duì)成員武漢紡織大學(xué)教授王運(yùn)利：月球的環(huán)境下，它的高低溫是零下150℃和零上150℃這么高的溫差,。因?yàn)樵虑驔](méi)有大氣保護(hù),，紫外線會(huì)直接照射到物體上。所以說(shuō),，對(duì)于國(guó)旗,，它提出了更加嚴(yán)苛的環(huán)境的要求。

除了特性能夠滿足月球環(huán)境之外,，研制團(tuán)隊(duì)在研究月壤成分的時(shí)候還發(fā)現(xiàn),，玄武巖也與月壤化學(xué)成分相近。

嫦娥六號(hào)月面國(guó)旗研制團(tuán)隊(duì)成員武漢紡織大學(xué)教授曹根陽(yáng)：我們通過(guò)公開(kāi)研究月壤的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)月球上玄武巖的組分是很復(fù)雜的,，有一二十種成分,，最主要的是二氧化硅。我們就去匹配,，對(duì)石頭進(jìn)行了分析,，發(fā)現(xiàn)它的數(shù)據(jù)和月壤的成分非常接近。最終,，我們選擇了河北蔚縣的玄武巖礦,。

就這樣，河北蔚縣的玄武巖被選為制造嫦娥六號(hào)國(guó)旗的原材料,。這些在地球存在了億萬(wàn)年的石頭,，踏上了奔月之路。

千錘百煉石頭變成超輕超薄布料

此次嫦娥六號(hào)選擇“石頭版”國(guó)旗進(jìn)行月背展示,，有一個(gè)非常重要的原因,，就是把玄武巖制造國(guó)旗作為月面原位制造的一種探索。未來(lái)建造月球基地需要就地取材，把月球上的玄武巖做成片狀或者管狀建材,，用于月面建造,，這樣比在地球上取材大大節(jié)省了成本。

原料確定后,，如何把石頭變成布料,，并精準(zhǔn)控制重量，成了研制團(tuán)隊(duì)急需攻克的難題,。

嫦娥六號(hào)月面國(guó)旗和嫦娥五號(hào)上的國(guó)旗規(guī)格一樣,，大小也是300mm×200mm，與一張A4紙差不多大,。不過(guò),，玄武巖纖維的密度超出嫦娥五號(hào)國(guó)旗原料密度近一倍，這就會(huì)導(dǎo)致“石頭版”國(guó)旗會(huì)更重,。由于要用到航天器上,，月面國(guó)旗的重量要求極為苛刻，需要在同樣的尺寸大小下,，保持一樣的重量,。研制人員推算出，這需要把玄武巖纖維做到每1000米重8.8克的密度才不會(huì)超重,，但這么細(xì)的玄武巖纖維要怎么生產(chǎn)出來(lái)呢,？

曹根陽(yáng)告訴記者,，當(dāng)時(shí)工藝控制、爐子溫度,、噴絲板狀態(tài)等等都在不斷地調(diào)試,，但是無(wú)論怎么做，10克每千米的密度指標(biāo)都成了制作玄武巖纖維難以跨越的鴻溝,。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的試驗(yàn),，在一次生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，對(duì)噴絲板內(nèi)腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行梯形優(yōu)化,，再配合爐內(nèi)分布式精準(zhǔn)控溫,，可以解決玄武巖纖維特性不足的問(wèn)題。

最終，研制團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了超細(xì)玄武巖纖維的穩(wěn)定量產(chǎn),，他們做出來(lái)的嫦娥六號(hào)國(guó)旗的重量只有11.3克,，比嫦娥五號(hào)國(guó)旗還要輕0.5克,。

四年攻關(guān)月背完美呈現(xiàn)“中國(guó)紅”

超細(xì)玄武巖纖維制造出來(lái)了，下一個(gè)挑戰(zhàn)接踵而至,?！叭绾谓o石頭制造出來(lái)的纖維上色”成為擺在研制團(tuán)隊(duì)面前的又一難題。

由石頭拉出的細(xì)絲和布料不同,，表面特別光滑,，顏料不能牢固地附著在旗面上。旗子做好了,，顏色又上不去了，科研團(tuán)隊(duì)只能反復(fù)嘗試,，來(lái)找到解決的辦法,。

最后，研制團(tuán)隊(duì)結(jié)合嫦娥五號(hào)的經(jīng)驗(yàn),，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(guó)旗圖案的色彩飽滿度,，保障了國(guó)旗的月面展示效果,。

科研人員告訴記者,，從一根絲到一面旗，中間的工序少說(shuō)也有四五十步,。相較于嫦娥五號(hào)國(guó)旗研制的8年攻關(guān),，嫦娥六號(hào)國(guó)旗的科研攻關(guān)時(shí)間格外緊張，團(tuán)隊(duì)成員們幾乎沒(méi)有休息日,，這些都是為了確保這面國(guó)旗能夠經(jīng)受住“千錘百煉”,。

嫦娥六號(hào)月面國(guó)旗研制團(tuán)隊(duì)成員武漢紡織大學(xué)博士盛丹：力學(xué)實(shí)驗(yàn)就有4個(gè)，環(huán)境實(shí)驗(yàn)里面是有三步,，包括前期測(cè)試之類的,，至少在50步。最后是拿一面旗子,，從頭到尾經(jīng)歷了一次完整的實(shí)驗(yàn),，包括最后的展開(kāi)。后來(lái)看到國(guó)旗機(jī)構(gòu)展開(kāi)的時(shí)候,，看到機(jī)構(gòu)展開(kāi)的時(shí)候,，伸出小手，覺(jué)得特別可愛(ài),、自豪,。

月面國(guó)旗研制團(tuán)隊(duì)歷時(shí)近4年,，攻克了玄武巖超細(xì)纖維紡紗,、織造及色彩構(gòu)建等諸多國(guó)際難題，首次研制出無(wú)溫控保護(hù),、獨(dú)立動(dòng)態(tài)展示的“石頭版”高品質(zhì)織物國(guó)旗,，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次在月球背面獨(dú)立動(dòng)態(tài)展示國(guó)旗。又一次在月球打上“中國(guó)標(biāo)識(shí)”,！

前景可期航天科技織就“防火魔法衣”

在“石頭版”國(guó)旗研制的同時(shí),，月面國(guó)旗團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟了將玄武巖纖維拓展到對(duì)耐熱、阻燃等領(lǐng)域的應(yīng)用研究,。這些研究成果也讓玄武巖有了更多的用武之地,。

眼前閃爍著金褐色光澤的天然纖維，就是由堅(jiān)硬的玄武巖拉絲而成,。生產(chǎn)車間里,，大批的玄武巖碎石被投進(jìn)高爐，1500℃的高溫下,，巖石被熔化為液體,，再通過(guò)轉(zhuǎn)軸拉成肉眼幾乎無(wú)法看到的細(xì)絲。而這一股纖維中,，總共包含400根500微米的單絲,。用手觸摸一縷玄武巖纖維的單絲，其質(zhì)感像頭發(fā)絲一樣,，絲滑又極具韌性,，由它們制成的衣服就是具有防火功能的“魔法衣”了。

玄武巖纖維結(jié)合紡織工藝制成的布料，除了作為消防衣在特殊場(chǎng)景進(jìn)行使用以外,，未來(lái)還可以制成防火窗簾,、防火床墊等家用物品。同時(shí),，在道路建設(shè),、復(fù)合材料、新能源汽車等領(lǐng)域,，玄武巖纖維都有著廣闊的應(yīng)用前景,。

湖北匯爾杰新材料科技股份有限公司總經(jīng)理吳敏勇：在新能源汽車領(lǐng)域,，可以用作剎車片,，可以用做電池模組的防火布；在航天軍工領(lǐng)域,，我們用作航天發(fā)射場(chǎng)攔截網(wǎng),。

（總臺(tái)央視記者崔霞李寧吳天白凌姝王鏡雅）