Hạt nhân Dù vẻ bề ngoài của công nghệ hạt nhân thường gây ấn tượng với sự đe dọa, đáng sợ và không thể tiếp cận, nhắc đến kỹ thuật hạt nhân là nghĩ ngay đến các thiết bị quân sự như tên lửa hạt nhân hay tàu ngầm hạt nhân. Dù công nghệ điện hạt nhân đã được áp dụng rộng rãi trong lĩnh vực năng lượng, nó vẫn dường như xa vời với cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Áp dụng công nghệ hạt nhân vào các sản phẩm đời sống thường nhật dường như 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 công nghệ hạt nhân trong vật liệu màng mỏng. Bà đã đạt được Màng lỗ nhân tạo sự chuyển đổi từ nghiên cứu cơ bản đến kỹ thuật công nghiệp và thương mại hóa. Hiện nay, công nghệ màng lỗ hạt nhân đã được áp dụng vào nhiều lĩnh vực của cuộc sống hàng ngày. Trong buổi trò chuyện này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu Tiến sĩ cao cấp Vương Ngọc Lan của Đại học Thanh Hoa và công nghệ màng lỗ hạt nhân của bà.
Tiến sĩ Vương Ngọc Lan
Ứng dụng màng lỗ hạt nhân trong bộ lọc tinh vi cho thiết bị truyền tải dung dịch lớn.
Thị trường hiện tại cho vật liệu lọc trong dụng cụ truyền và tiêm thuốc đang tồn tại vấn đề về kích thước lỗ lọc không đạt chuẩn, và sợi vật liệu lọc dễ bong tróc gây ô nhiễm thứ cấp.
Mặc dù màng lỗ hạt nhân truyền thống có thể kiểm soát kích thước lỗ lọc, nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là khả năng giữ chất bẩn kém, dễ bị tắc nghẽn. Trước vấn đề này, nhóm nghiên cứu của Tiến sĩ Vương Ngọc Lan đã phát triển màng lỗ hạt nhân bất đối xứng dựa trên nền tảng màng lỗ hạt nhân truyền thống, tạo hình các lỗ micro thành hình nón đơn, giúp ngăn ngừa tắc nghẽn hiệu quả và **tăng khả năng giữ chất bẩn của màng. Cá cược thể thao Hiện tại, màng lỗ hạt nhân bất đối xứng đã được áp dụng rộng rãi trong bộ lọc cuối cùng chính xác cho dịch truyền tĩnh mạch.
Ứng dụng màng lỗ hạt nhân trong việc làm sạch nước uống.
Nước uống không lắp máy lọc chứa cặn vôi và thậm chí nhiều chất độc hại, trong khi nước sau khi lọc qua máy lọc lại làm mất đi các yếu tố dinh dưỡng cần thiết. Muốn uống nước sạch và lành mạnh sao lại khó khăn đến vậy? Nhiều người gặp phải vấn đề này trong cuộc sống hàng ngày.
Nhóm nghiên cứu do Tiến sĩ Vương Ngọc Lan dẫn đầu đã cải tiến công nghệ màng lỗ hạt nhân truyền thống để phát triển bộ lọc màng lỗ hạt nhân hoàn toàn mới có thể sử dụng trực tiếp để lọc nước đun sôi.
Theo Tiến sĩ Vương Ngọc Lan, qua nhiều thí nghiệm thực tế cho thấy, khi sử dụng màng lỗ hạt nhân với các thông số nhất định để lọc nước đun sôi, chỉ số tổng độ cứng, florua và TOC (carbon hữu cơ tổng) giảm rõ rệt; lớp bột bám trên bề mặt màng lọc chứa các kim loại nặng có hại cho sức khỏe, như nhôm, chì, barium, mangan, thủy ngân, cadmium, crôm… đã được phát hiện nhiều lần; nước sau lọc vẫn giữ lại các nguyên tố vi lượng có lợi cho sức khỏe mà không thay đổi tỷ lệ đáng kể.
Ứng dụng màng lỗ hạt nhân trong việc làm sạch không khí.
Bụi mịn trong không khí là các hạt bụi, axit sulfuric, axit nitric và hợp chất hữu cơ lơ lửng trong không gian, đường kính động học của các hạt này đều dưới 2,5 micromet. Các lưới chắn truyền thống có kích thước lỗ khoảng 1mm, đối với các hạt dưới 2,5 micromet thì giống như viên đạn xuyên qua khung thành bóng đá - không gặp bất kỳ trở ngại nào.
Đối với đặc tính này của bụi mịn, Tiến sĩ Vương Ngọc Lan cùng đội ngũ nghiên cứu đã phát triển màng lỗ hạt nhân cho cửa sổ chắn gió, bằng cách kiểm soát kích thước lỗ của màng lỗ hạt nhân, vừa đảm bảo luồng không khí lưu thông vừa ngăn chặn PM2.5, giúp không khí trong nhà được làm sạch hiệu quả.
Tiến sĩ Vương Ngọc Lan đang kiểm tra thiết bị.
Sau khi hiểu rõ về ứng dụng của màng lỗ hạt nhân trong cuộc sống hàng ngày, nhưng rốt cuộc màng lỗ hạt nhân là gì? Tiến sĩ Vương Ngọc Lan sẽ trực tiếp giải đáp thắc mắc.
Công nghệ màng lỗ hạt nhân là gì?
Vương Ngọc Lan: Màng lỗ hạt nhân là một loại vật liệu màng đa lỗ, quá trình sản xuất được chia làm hai bước. Bước đầu tiên là sử dụng các cơ sở hạt nhân lớn để gia tốc các hạt nhân nguyên tử tới năng lượng rất cao, va chạm vào một tấm màng nhựa nhất định có độ dày nhất định, trên đường đi của hạt nhân nguyên tử sẽ tạo ra các vết tổn thương phóng xạ, đường kính khoảng vài nanomet. Tấm màng như vậy có thể hiểu là bề mặt của nó có rất nhiều lỗ nhỏ có đường kính vài nanomet. new88066 Khi tấm màng này được đặt vào dung dịch thử nghiệm để ăn mòn hóa học, các kênh tổn thương phóng xạ trên bề mặt sẽ biến thành các lỗ micro thông suốt. Bằng cách kiểm soát điều kiện bức xạ và điều kiện ăn mòn, 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 lỗ hạt nhân 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 được từ một lỗ nhỏ trên 1 cm vuông đến 1 tỷ lỗ nhỏ. Thứ hai là độ đồng đều của lỗ, Tất cả các lỗ đều có đường kính giống nhau, vì khi gia tốc hạt nhân, năng lượng và khối lượng của chúng đều đơn nhất, nên tất cả các lỗ đều có kích thước giống nhau. Thứ ba là phạm vi kích thước lỗ rất rộng và có thể kiểm soát chính xác, Từ vài nanomet đến vài chục micromet, vượt qua bốn cấp số thập phân không nhìn thấy bằng mắt thường, dẫn đến nhiều ứng dụng.
Đặc điểm nổi bật của màng lỗ hạt nhân là độ đồng nhất của lỗ, hình dạng lỗ điều chỉnh được (cấu trúc lỗ micro thông suốt), mật độ lỗ và kích thước lỗ có thể kiểm soát chính xác và độc lập với phạm vi tham số rộng, những đặc điểm này quyết định rằng so với các công nghệ màng vi lỗ khác, màng lỗ hạt nhân có lợi thế vượt trội trong nhiều lĩnh vực.
Trong quá trình công nghiệp hóa, công nghệ màng lỗ hạt nhân đã có những đột phá gì?
Vương Ngọc Lan: Thực tế, trong công nghệ bức xạ đã trải qua ba cột mốc quan trọng, Cột mốc thứ nhất Đột phá được 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 thông số bức xạ; Về mặt kỹ thuật khắc, sau nhiều năm khám phá và nỗ lực gian khổ, , điều này làm cho tính ổn định của màng của chúng tôi rất tốt, đó là sự ổn định về mật độ bức xạ, vì một khi sản phẩm ổn định thì đây là yếu tố then chốt.
Đã tiên phong quốc tế trong việc giải quyết quy trình sản xuất thương mại màng lỗ hạt nhân không đối xứng và đạt được sản xuất hàng loạt quy mô lớn. Cho đến nay, trên thế giới chỉ có chúng tôi có khả năng cung cấp màng lỗ hạt nhân không đối xứng hàng loạt. ， Việc giải quyết vấn đề kỹ thuật này **mở rộng lĩnh vực ứng dụng của màng lỗ hạt nhân. 。 Còn có thể giúp màng lỗ hạt nhân có lợi thế cạnh tranh rõ ràng so với các màng lọc khác trong việc lọc chính xác dưới 0,1 µm.
Màng lỗ hạt nhân bất đối xứng là màng lọc màng lỗ hạt nhân tiên tiến nhất hiện nay, các chỉ số lọc vượt xa sản phẩm của Mỹ và Nga. Sự đột phá công nghệ này không chỉ giúp màng lỗ hạt nhân có thể được áp dụng trong sản xuất công nghiệp quy mô lớn, như sản xuất nước siêu sạch trong ngành điện tử, nước vô trùng trong ngành dược phẩm, lọc bia và 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 vững được công nghệ thương mại hóa màng lỗ hạt nhân 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 kinh tế và xã hội tốt.
Gặp 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 Tôi nghĩ rằng bất kỳ sản phẩm nào cũng không hề đơn giản, trong quá trình thương mại hóa, cần rất nhiều chuyên gia kỹ thuật giải quyết các chi tiết phức tạp ở nhiều khía cạnh.
Vì vậy, đó là một quá trình từ đơn giản đến phức tạp, rồi từ phức tạp trở lại đơn giản, giống như việc học tập vậy. Đầu tiên bạn nghĩ rằng kiến thức tiểu học rất đơn giản, nhưng càng học càng nhiều, thực sự khi bạn trở thành học sinh giỏi, đến kỳ thi đại học, ví dụ như toán học, trong đầu bạn chỉ còn lại ba tờ giấy với công thức và định lý, lúc này bất kỳ bài kiểm tra nào cũng không thể làm khó bạn nữa, vì bạn đã nắm vững kiến thức. Vì vậy, quá trình nghiên cứu và thương mại hóa cũng là một quá trình như vậy, từ đơn giản đến phức tạp, rồi từ phức tạp trở lại đơn giản.
Tôi tin rằng bất kỳ sản phẩm nào cũng không đơn giản, trong quá trình thương mại hóa cần có nhiều chuyên gia giải quyết nhiều 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 nhỏ nào trong cách làm việc. ， Cách tiếp cận cẩn thận này để giải quyết mọi vấn đề chi tiết để lại ấn tượng sâu sắc cho tôi. Chỉ khi nào mọi vấn đề chi tiết được làm rõ, chất lượng sản phẩm mới có thể ổn định. Trong quá trình công nghiệp hóa, có những kinh nghiệm đáng tham khảo gì? Ông nghĩ gì về sự phát triển tương lai của công nghệ màng lỗ hạt nhân? Cao cấp kỹ sư tại Viện Nghiên cứu Công nghệ năng lượng hạt nhân và năng lượng mới của Đại họ Tốt nghiệp chuyên ngành vật lý hạt nhân tại Đại học Bắc Kinh năm ...
Bài báo ... bài, nhận được bằng sáng chế quốc gia ...
Vương Ngọc Lan: Nhìn lại, tôi cảm thấy con đường chúng tôi đi là đúng đắn, không phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn lực nhà nước. Ngay từ đầu, chúng tôi nhận ra rằng công nghệ màng lỗ hạt nhân là một công nghệ cốt lõi, lấy ví dụ cây cây, công nghệ màng lỗ hạt nhân là thân cây, trên thân cây có thể mọc ra nhiều nhánh và vô số lá, tức 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.
Dựa trên nhận thức này, chúng tôi trước tiên giải quyết vấn đề về thân cây. Sau khi sử dụng kinh phí từ các dự án nghiên cứu khoa học quốc gia để giải quyết vấn đề thương mại hóa của một nhánh, chúng tôi nhanh chóng đưa ra sản phẩm. Qua việc quảng bá thị trường, công nghệ màng lỗ hạt nhân đầu tiên được áp dụng trong một lĩnh vực, sau đó chúng tôi có thể liên tục thu được vốn từ thị trường, phần vốn này không được dùng để phân phát thưởng lớn, mà được đầu tư vào nghiên cứu. Bằng cách này, chỉ cần chúng tôi có ý tưởng tốt, có thể phản ứng nhanh chóng, tổ chức lực lượng để bắt đầu nghiên cứu mà không cần trải qua quy trình phức tạp xin dự án. Có thể nói rằng màng lỗ hạt nhân là sản phẩm phát triển từ nguồn "thực phẩm" đầu tiên mà nhà nước cung cấp, dần dần phát triển nhờ nỗ lực của hai thế hệ người Thanh Hoa và trở thành công nghệ màng cốt lõi với nhiều bằng sáng chế độc quyền của Trung Quốc.
Bài trước: Hiệu quả của cửa lưới chống bụi mịn bằng màng lỗ hạt nhân ra sao?
Vương Ngọc Lan: Các lĩnh vực ứng dụng và giá trị khoa học công nghệ của màng lỗ hạt nhân chưa được cộng đồng rộng rãi quan tâm. Công nghệ màng lỗ hạt nhân đã được nhóm nghiên cứu của Đại học Thanh Hoa qua hai thế hệ và nhiều năm nghiên cứu từ từ phát triển, và gần đây được cộng đồng biết đến do nhu cầu ngày càng cao của mọi người về công nghệ và môi trường. Để thực sự giúp công nghệ này mang lại lợi ích cho nhiều người có nhu cầu hơn nữa, nó còn phụ thuộc vào sự hợp tác của các tổ chức nghiên cứu có nhu cầu và các doanh nghiệp quy mô lớn. bóng đá hôm nay Chúng tôi chân thành hy vọng các tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp quy mô lớn có nhu cầu, cùng nhau nghiên cứu ứng dụng công nghệ màng lỗ hạt nhân, một công nghệ khoa học kỹ thuật quốc tế của Trung Quốc, từ đó thúc đẩy sự phát triển không ngừng của công nghệ màng lỗ hạt nhân, mang lại lợi ích cho cộng đồng bằng công nghệ.
|
Vương Ngọc Lan Bài tiếp theo: Màng lỗ hạt nhân nặng ion là gì? 1986 1. Yếu tố nào ảnh hưởng đến hiệu suất của màng lọc? 1998 Năm 1980, bà đã nhận bằng tiến sĩ khoa học tự nhiên từ Đại học Waseda Nhật Bản. Bà từng giữ chức Phó Giám đốc phòng thí nghiệm phân tích hạt nhân của Viện Nghiên cứu Hạt nhân Nguyên tử Trung Quốc, Tổng giám đốc kỹ thuật kiêm kỹ sư trưởng của Công ty TNHH Thượng Hải Tongfang, và từng làm việc tại Đại học Kỹ thuật Dresden ở Đức với tư cách là chuyên gia trao đổi khoa học và công nghệ của Trung tâm Trao đổi Khoa học và Công nghệ Đức. fellowship Phát hiện dấu vết nhân tạo bằng màng lỗ hạt nhân - Bà đã tham gia nghiên cứu cơ bản, nghiên cứu ứng dụng và phát triển ứng dụng của các bộ cảm biến phát hiện dấu vết nhân tạo, cũng như nghiên cứu và phát triển công nghệ thương mại hóa màng lỗ hạt nhân, và đã công bố nhiều bài báo. 40 3. Ứng dụng đa dạng và triển vọng rộng mở của màng lỗ vết tích 30 4. Ứng dụng của màng lỗ vết tích trong các lĩnh vực khác |
