中國粉體網(wǎng)訊 就在昨天，當很多人都在忙碌于即將到來的雙11淘寶購物節(jié)時，一個好消息傳來！
我國自主研發(fā)的載人潛水器“奮斗者”號在馬里亞納海溝成功下潛突破1萬米，坐底深度10909米！
（圖片來源于央視新聞）
全海深載人潛水器——“奮斗者”號是國家“十三五”重點研發(fā)計劃“深海關鍵技術與裝備”專項支持的深海重大科技裝備。全海深載人潛水器項目2016年立項，由中國船舶集團有限公司旗下第七〇二研究所“蛟龍”號、“深海勇士”號載人潛水器的研發(fā)力量為主的科研團隊承擔。中國“奮斗者”號載人潛水器，融合了之前兩代深潛裝備的優(yōu)良血統(tǒng)，不僅采用了安全穩(wěn)定、動力強勁的能源系統(tǒng)，還擁有更加先進的控制系統(tǒng)和定位系統(tǒng)，以及更加耐壓的載人球艙和浮力材料。
深海潛水有多難
在馬里亞納海溝下潛有多難？馬里亞納海溝被稱為“地球第四極”，其最深處接近11000米，也就是珠穆朗瑪峰頂上再疊加一座西岳華山的海拔高度。這里完全黑暗、水壓高、溫度低、含氧量低，因此成為地球上環(huán)境最惡劣的區(qū)域之一，“奮斗者”號載人艙在深達10000多米的馬里亞納海溝承受水壓超過110兆帕，相當于2000頭非洲象踩在一個人的背上。
關鍵技術及材料
為了保證載客量，載人艙要足夠大，而為了減輕潛水器的負擔，球艙又不能太重。為了承受萬米海壓，做成又大又輕又堅固的載人艙至關重要。國產(chǎn)新型鈦合金材料就是解決這一問題的關鍵。
經(jīng)過多年的不斷優(yōu)化和上千次的測試，中國自主研制的新型鈦合金終于問世。強度高、韌性好，可以容納最多3名乘客安全地在海底進行科考任務。現(xiàn)在，“奮斗者”號終于可以頂住巨大的海底壓力，安全載人潛入萬米深海。
同時，每次下潛作業(yè)，“奮斗者”號要工作10小時左右。深海高壓下，如何避免奮斗者號的鋰電池因溫度過高引發(fā)的自燃隱患？“奮斗者”號的鋰電池，和普通的電池不同，它的內(nèi)部充滿了油�！皧^斗者”號的上百塊單體鋰電池為若干組排列，模塊之間的間隙中充滿了油。當某個電池的溫度升高時，熱量會先傳遞給周圍的油，然后油再通過電池箱體將熱量傳遞給外部的海水，來緩解電池發(fā)熱的狀況。
當潛水器完成工作，準備返航時，它是如何扛住壓力，返回海面的呢？這時，潛水器外層的浮力材料就開始發(fā)揮作用了。
浮力材料是成千上萬個納米級大小的玻璃微珠，他們不僅能為潛水器提供足夠的浮力，自身也非常結實，經(jīng)得起海底水壓的考驗。有了它們，潛水器才能一次次安全地返回水面。
載人艙作為全海深載人潛水器的核心構件，是人類進入萬米深海的硬件保障，標志著一個國家的載人深潛技術達到頂尖水平。載人艙建造是世界上壓力容器設計和制造的難題，除了上面的幾項技術外，還有超大厚度板材制備、半球整體沖壓、大厚度鈦合金電子束焊接等關鍵技術。除了科研院所，一些企業(yè)也積極地參與潛水器的制造之中，如湖南頂立科技與中船重工725所通過技術攻關，多次試驗，成功研制出真空電子束焊接預熱裝置系統(tǒng)，為電子束真空焊接工藝提供最佳焊前準備和焊接環(huán)境。
思考：有哪些陶瓷材料能運用到海洋事業(yè)中去
在10.29日由中國粉體網(wǎng)主辦的新型陶瓷論壇上，有位專家曾提到，探索太空很難，而探索海洋比探索太空更難！
作為一種新材料，先進陶瓷在海洋事業(yè)中又有怎樣的應用呢？
1、陶瓷浮力材料
進入21世紀以來，各國對深海探測和開發(fā)逐漸變得更為重視，而深海探測與開發(fā)離不開深潛裝備的發(fā)展，深海浮力材料是深潛裝備所需的一類關鍵材料。比如氮化硅(Si3N4)就是一類綜合性能十分優(yōu)異的結構陶瓷材料，已在工業(yè)、國防及航空航天等多個領域得到廣泛的使用。Si3N4陶瓷空心浮力球的靜水抗壓強度高，球體密度低(可提供的浮力大)，且在海水環(huán)境下十分穩(wěn)定，是一種性能優(yōu)異的深海浮力材料。
2009年，美國伍茲霍爾海洋研究所研制的“海神號”11000米級無人深潛器首次使用了陶瓷空心浮力球及陶瓷耐壓罐（儀器封裝容器），比重≦0.9g/cm3，并成功地下潛至馬里亞納海溝底部，對于結構陶瓷在深海浮力材料及耐壓外殼上的實際應用邁出了第一步，這種探索將極大地推進結構陶瓷在深潛系統(tǒng)上大量應用的可能。
2、透明陶瓷材料
在深海領域基本沒有光線，潛水員面對的是一片漆黑的世界，這時就需要特殊的照明設備及拍攝設備。同時，由于深海區(qū)域工作環(huán)境惡劣，時刻面臨超高的壓力，而很多透明材料不像透明陶瓷那樣同時具備優(yōu)良的光學性能及力學性能。所以，透明陶瓷不僅在航空航天、軍事方面有所應用，在深海探索領域同樣會得到重視。
加拿大導演卡梅隆就曾乘坐著“深海挑戰(zhàn)者”號，成功挑戰(zhàn)了馬里亞納海溝
深海攝像機樣機
3、深海裝備用高強度結構陶瓷材料
深海裝備在服役過程中需要抵抗海水及應力腐蝕，承受載荷對結構的考驗及深海環(huán)境的高壓強，這對材料的綜合性能提出了巨大挑戰(zhàn)。以氧化鋁為代表的高強結構度陶瓷材料具有耐腐蝕、質(zhì)量輕、高強度等特點，在深海裝備應用中具有巨大潛力。
4、關鍵部件用陶瓷涂層
目前現(xiàn)有的防護技術仍難以滿足海洋環(huán)境下10年以上的長效防護要求，有機涂層，熱噴涂涂層等都已廣泛應用于海洋工程裝備的防護，但在傳統(tǒng)的制備技術下，涂層的潛在性能基本已挖掘殆盡，很難有大幅度提升，如果在這些涂料中加入陶瓷粉體（如：納米SiC）后，涂層的耐磨性、硬度也得到了顯著改善，提高了其在海洋復雜多因素耦合環(huán)境下的防護壽命。
5、陶瓷膜在海水淡化中的應用
在淺水領域，海水淡化是近年來比較火的研究方向。由于陶瓷膜具有孔徑分布窄，孔隙率高，穩(wěn)定性高，而且單位膜面積處理量高，產(chǎn)水能力大，可以在海水中長期運行，可以做海水預處理。
參考來源：
[1]何成貴.氮化硅陶瓷空心浮力料的制備及性能研究
[2]周國紅.透明陶瓷制備技術及其應用
[3]龔文等.下一代深海裝備用高強度陶瓷材料及結構分析
[4]央視新聞.名列“潛”茅！“奮斗者”號如何承受萬米深潛重壓？
[5]中國涂附磨具網(wǎng).立方碳化硅粉體特性及其應用
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）
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