棉、混纺、化纤、真丝……市面上的服装质料形形色色,但你见过石头拉丝做的衣服吗?这种特别的石头便是玄武岩,天然玄武岩矿石经高温熔融拉制后,就会变成强度高、密度低的玄武岩纤维。
近来,中国科学院新疆理化技能研讨所科研团队与香港理工大学协作,在玄武岩矿石熔体粘度猜测方面获得发展,相关效果发表于《非结晶固体杂志》。
但是,要想下降玄武岩纤维出产所带来的本钱,进步功能和质量,有必要把控好玄武岩矿石的熔体成纤温度以及高温熔融的进程,因而,清晰玄武岩熔体的粘度至关重要。此前,学界一般会用高温粘度计来测定玄武岩熔体的粘度,但存在测验过程杂乱、耗时长等缺乏。一起,作为一种天然矿藏,玄武岩矿石含有多种氧化物,且组分含量动摇较大,这给精确表征矿石的熔融特性带来较大应战。
针对以上问题,研讨团队根据前期的测验成果和揭露报导的文献数据,构建了包括玄武岩氧化物含量、温度和熔体粘度等特征的数据调集,包括70种玄武岩矿石组成和2849条温度-粘度数据,运用数据驱动的人工智能技能,选用随机森林(RF)和梯度提高决策树(GBDT)两种机器学习模型,完成了对玄武岩矿石熔体粘度的精确猜测。
在整个数据集上GBDT模型的体现更超卓,相对差错仅为0.04%,用于反映回归形式牢靠程度的计算目标的决定系数则高达0.99。经过对模型进行解释性剖析,研讨团队发现玄武岩矿石中硅、铁、镁等金属氧化物组成对粘度的影响尤为明显,首要因为上述氧化物在玄武岩熔体网络结构中扮演着网络形成体的人物,从而影响熔体的活动特性。
此外,根据树立的粘度-温度联系,研讨团队成功猜测了玄武岩熔体成纤的要害温度参数,如熔点、最低和最高成纤温度等,与实测数据比较,差错均在2%以内。
根据以上研讨效果,研讨团队以东天山山脉的多种玄武岩矿石为质料,成功拉制出直径和强度可控的玄武岩纤维,其间单丝拉伸强度最高可达2061MPa,可作为增强资料用于制备风机叶片、光伏支架等。
值得一提的是,该项研讨不仅为高功能玄武岩纤维的熔融成纤工艺供给了理论按照,也为玄武岩资源的深度开发和使用供给了技能支撑。现在研讨团队与新疆当地企业协作,正在建造年产2万吨玄武岩纤维出产线。
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