Akademisyen Ding Wenjiang: Hafif Hidrojen Magnezyumun Yenilikçi Yetiştirilmesi

Magnezyum, dünyadaki en hafif kullanışlı metal malzemedir ve savunma sanayi, havacılık, ulaşım ve diğer alanlarda önemli bir rol oynamaktadır.Aynı zamanda magnezyum, enerji, tıp ve tarımdaki yenilikçi uygulamalarda önemli avantajlara sahip, mevcut en yüksek hidrojen depolama yoğunluğuna sahip metal malzemedir.

Ulusal üniversite Huang Danian tarzı öğretmen ekibi - Çin Mühendislik Akademisi'nden bir akademisyen olan Ding Wenjiang tarafından yönetilen "Hafif Hidrojen Magnezyum" araştırma ekibi, magnezyum alaşımlarının düşük mukavemet, termal tolerans ve kısa ömür gibi üç ana darboğazın üstesinden geldi. , ülkemin yeni nesil "büyük ülkeleri"nde magnezyumu önemli bir silah haline getiriyor."Geliştirme planında yeri doldurulamaz bir rol oynadı. Ding Wenjiang'ın ekibi ayrıca magnezyum bazlı hidrojen depolama malzemelerinin düşük maliyetli parti hazırlama teknolojisini fethetti, dünyanın önde gelen katı hal hidrojen depolama teknolojisini geliştirdi ve buna eşdeğer bir hidrojen depolama yoğunluğu elde etti. sıvı hidrojenin oda sıcaklığında ve basıncında üretilmesi, hidrojen enerjisinin hem yüksek enerji yoğunluğu hem de yüksek güvenlik sağlaması; magnezyum malzemelerin ilk kez "hidrojen ilacı" yapmasını mümkün kılan magnezyum hidrojen malzemelerinin tıp alanlarında geniş uygulama beklentileri vardır. ve tarım Ding Wenjiang'ın ekibinin araştırma sonuçları Çin magnezyumunu dünyaya getirdi ve dünyada ön plana çıktı.

Son zamanlarda, Çin Bilim ve Teknoloji Derneği Gelişmiş Malzemeler Derneği, Hunan Bilim ve Teknoloji Derneği, Hunan Eyaleti Sanayi ve Bilgi Teknolojisi Departmanı, Hunan Eyaleti tarafından ortaklaşa düzenlenen 24. Çin Bilim ve Teknoloji Derneği Yıllık Toplantısında Bilim ve Teknoloji Departmanı ve Changsha Belediye Halk Hükümeti.Çin Mühendislik Akademisi akademisyeni Akademisyen Ding Wenjiang, "Uluslararası Yeni Malzeme Endüstrisinin İnovasyonu ve Geliştirilmesi Forumu" adlı özel etkinlikte, "Hafif Hidrojen ile Magnezyumun Yenilikçi Yetiştirilmesi" başlıklı bir açılış konuşması yaptı. Bu 38 yıl boyunca esas olarak iki şey yapıyorum: biri magnezyumun hafifliğini incelemek, diğeri ise hidrojen biliminde magnezyumu incelemek çünkü bir magnezyum atomu iki hidrojen atomu taşıyabilir.”

"Hafif Magnezyum"

Ding Wenjiang'a göre, ülkemin magnezyum rezervleri çok zengin, dünya toplamının yaklaşık %90'ını oluşturuyor.Magnezyumun birkaç avantajı vardır: birincisi, çok hafiftir, yoğunluğu sadece 1/3 alüminyum ve 1/4 çeliktir;ikincisi, magnezyumun yüksek bir sönümleme katsayısı vardır ve şok emme performansı çok iyidir;üçüncüsü, iyi bir biyouyumluluğa sahiptir, Magnezyum alaşımlarının yoğunluğu genellikle 1.74-2.0g/cm3'tür, bu da 1.8-2.1g/cm3'lük doğal kemik yoğunluğuna benzer ve iyi bir biyomekanik uyumluluğa sahiptir;Dördüncüsü, daha çevre dostudur ve magnezyum alaşımları performansını düşürmeden basitçe geri dönüştürülebilir.Mekanik özellikler ve rejenerasyon ve eritme sırasında tüketilen enerji, yeni malzemelerin üretiminde tüketilen enerjinin sadece %4'ünü oluşturur.

"Bu nedenle, magnezyum havacılık, ulaşım, elektronik bilgi, enerji gücü, biyotıp ve diğer alanlarda önemli bir malzemedir. Askeri ağızda, magnezyum esas olarak askeri teçhizat veya silah imalatı için kullanılır. Magnezyum yüksek sıcaklıkta ışık yaydığı için, ayrıca havai fişekler veya fişekler için de kullanılabilir; Minkou'da magnezyum, otomobillerde, BT ürünlerinde ve tıbbi yardımlarda yaygın olarak kullanılan demir dışı metallerden biridir."Ding Wenjiang sözlerine şöyle devam etti: "Ülkemde yüksek hızlı tren zaten bir kartvizit olsa da, yüksek hızlı tren Yüksek hızlı trende kullanılan malzemelerin hala daha da geliştirilmesi ve yenilenmesi gerekiyor. Yüksek hızlı trendeki birçok parça hafif magnezyumdan yapılabilir, elbette, stabilitesi ve korozyon direnci de dikkate alınmalıdır.Bu 100 milyar yuan seviyesi olacak.Kore Magnezyum Endüstrisi Teknoloji Araştırma Derneği'nin tahminine göre, küresel magnezyum metal pazarı artacak Yıllık %7,1 ve 2026'da 620 milyon ABD doları ölçeğine ulaşacak.

"Son zamanlarda, magnezyumun ulusal savunmadaki uygulama genişlemesi de özellikle güçlü. Daha uzağa vurabilen, daha hızlı uçabilen ve daha uzun ömürlü silahlar ve teçhizatlar oluşturmak istiyorsanız, hafif malzemelere olan gereksinimler çok yüksektir. Örneğin, yakın uzay hipersonik hızı Uçaklar için, kanat çerçevesinde magnezyum kullanımı, 100 kg'lık kapsamlı bir ağırlık azalması sağlayabilir ve menzil, 1400 kilometreden daha büyük olan %8 oranında artacaktır; örneğin, Eagle Strike hipersonik anti- gemi füzesi, kabinde de magnezyum kullanmaya başladı, bu da dünyada ilk kez magnezyum kullanmaya başladı.Ding Wenjiang, sivil alanda son zamanlarda ağır hizmet kamyonlarının tekerleklerine odaklanıldığını söyledi.Alüminyum jantların yerine magnezyum jantlar kullanılırsa, enerji en az %10'a ulaşabilir;bir de hafif olması açısından çok önemli olan bir yakıtlı araç motor bloğu var;ve yeni enerji araçlarında daha fazla dikkate alınabilecek magnezyum alaşımlı otomotiv şasi bileşenleri.Birincisi, entegre dökümden sonra ağırlık %52 oranında azaltılabilir.

Magnezyum alaşımlı malzemelerin endüstriyel uygulaması, son yıllarda metal malzemeler alanında bir araştırma noktası haline geldi.Yeni enerji araçlarının güçlü tanıtımı ve kullanımı, yüksek hızlı trenlerin inşası, havacılıkta hızlanan atılım ve 5G ağlarının hızlı gelişimi ile magnezyum alaşımları önümüzdeki birkaç yıl içinde olacak.Araştırma ve geliştirme ve uygulama, daha büyük fırsatlar ve pazar beklentileri sağlayacaktır.Gelecekte, yüksek kaliteli ultra yüksek performanslı magnezyum alaşımlı malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi ve yüksek performanslı ve düşük maliyetli magnezyum alaşımlı karmaşık parçaların hassas işleme yeteneklerinin iyileştirilmesi, önemli geliştirme yönleri olacak ve böylece geliştirmeyi hızlandıracak. hafif ekipman ve ulusal büyük projeler için magnezyum alaşımlı malzemelerin geliştirilmesi.Yerelleştirme oranı da %100'e yaklaşacaktır.

"Hidrojen Biliminin Magnezyumu"

Ding Wenjiang, raporda magnezyumun hidrojen enerjisi alanında üç ana uygulamaya sahip olduğuna dikkat çekti.

"Biri, magnezyum malzemelerinin ve yeni enerji araçlarının hafifliğidir. Magnezyumun özgül ağırlığı çok hafiftir, sadece 1.74, yani plastiğe benzer. Bir magnezyum atomu, hidrojen ile bir ilişki içinde hidrojeni katılaştırabilen iki hidrojen atomu taşıyabilir, ve hidrojen belirli şartlar altında kürlenebilir.Belirli şartlar altında da çıkabilir.Ayrıca katalize edilen su serbest kaldıktan sonra sudaki hidrojen de dışarı alınabilir.Bu sayede hidrojen depolama kapasitesi oldukça fazladır. Magnezyum malzemeleri alüminyumdan daha hafiftir.Yapısal parçalar, magnezyum alaşımlı yapısal parçalar %30 ağırlık azaltma etkisi sağlayabilir.Ayrıca, mukavemet, hizmet ömrü ve diğer performans göstergeleri alüminyum alaşımlarından daha düşük değildir."Ding Wenjiang'ın ekibi, hazırlık sürecinin yeniliği sayesinde kontrol edilebilir hale geldi.Şirketin hidrojen desorpsiyon teknolojisi, "magnezyum içinde ve dışında hidrojeni çok uygun hale getirmek", farklı uygulama senaryoları için bir dizi endüstriyel üretim ekipmanı da hazırladı.

"İkincisi, magnezyum malzemelerinin entegrasyonu ve hidrojenin saflaştırılması, depolanması ve taşınmasıdır. Magnezyumun katı hal hidrojen depolaması için hidrojen girişi çok temiz olmayabilir, ancak salınan hidrojenin saflığı %99,999'a ulaşabilir. Bu nedenle, saflaştırma, depolama ve taşıma entegrasyonu olarak adlandırılır Maliyet Öte yandan, hidrojen taşımak için mevcut stadyum treylerleriyle karşılaştırıldığında, magnezyum saflaştırma, depolama ve nakliyenin entegre maliyeti yaklaşık %40 oranında azaltılabilir ve bundan etkilenmez. depolama ve nakliye mesafesine göre ve magnezyum bazlı katı hal hidrojen depolamasında doğal avantajlara sahiptir Magnezyum hidrojen katı hal hidrojen depolama tankları doğrudan büyük kamyona yerleştirilebilir. 15 ~ 20 bu tür ürünler büyük kamyonlara yerleştirilir kamyon ve tek bir araç 1.2 ton hidrojen yükleyebilir ve normal sıcaklık ve basınçta, herhangi bir tehlike olmadan taşınır.normal sıcaklık ve basınçta güvenli taşıma gerçekleştirilebilir.Bu ürünün uygulama senaryosunun mevcut ön varsayımı, 2,4 ton hidrojeni depolamak ve taşımak için iki konteyner aracını doğrudan indirmenin bir hidrojen yakıt ikmaline eşdeğer olmasıdır.12 yıllık araştırma ve geliştirmeden sonra, Ding Wenjiang'ın ekibi, partiler halinde düşük maliyetle üretilebilen 30 tonluk büyük ölçekli bir üretim teknolojisi oluşturdu ve çıktı uluslararası düzeyde lider."İngiltere, Japonya ve bazı gelişmiş batılı ülkeler bazı deneyler yapmak istiyor ve hepsi sipariş için bize gelecekler."dedi Ding Wenjiang.

"Üçüncüsü magnezyum malzeme ve hidrojen enerji güç sistemi. Genel olarak drone'ların kendi kendini kontrol süresi yarım saati geçmeyecek. Drone'lar için yüksek enerjili, yüksek yoğunluklu magnezyum hidrit yakıt hücresi sistemleri kullanmak, drone'ların havada uçmasını sağlayabilir. 10 saat boyunca, saatte ortalama 55 kilometre ile uçmaya devam edin ve sürekli menzil 500 kilometreye ulaşabilir.Şehirlerde dronların güvenliğini, orman yangınlarını önleme ve yüksek voltajlı elektrik hatlarını gerçekleştirin.
Etki alanı denetimi."

Buna ek olarak, Ding Wenjiang, ekibin son yıllarda kullandığı yeni enerji araçları için hidrojen yakıt hücreleriyle ilgili araştırmadan da bahsetti: "Bir membran elektrotu, bir bipolar plaka, bu ikisi temel bileşenlerdir. Bir magnezyum alaşımı geliştirdik. Bipolar plaka, herhangi bir sorun olmadan üç ay boyunca hidroflorik aside batırılabilir, korozyon direnci çok güçlüdür ve özgül ağırlığı çok hafiftir, bu nedenle büyük uygulama potansiyeline sahiptir."

"Biyomagnezyum Alaşımı"

Magnezyum insan vücudunda parçalanabilir, ikincil cerrahi, ikincil enfeksiyon ve yaygın olarak kullanılan diğer biyomalzemelerin gerektirdiği ekstra maliyetlerden kaçınır.Aynı zamanda, kardiyovasküler için bir stent materyali olarak, hastalıklı kan damarlarının negatif yeniden şekillenmesini, vasküler restenozu ve intimal hiperplaziyi etkili bir şekilde azaltabilir.Ding Wenjiang, "Magnezyum alaşımları biyolojik malzeme olarak kullanılabilir. Önem açısından insan vücudundaki en önemli ikinci mineral magnezyumdur. Magnezyum, hücrelerde önemli enerji iletim işlevlerinden sorumludur ve hücre zarının düzenlenmesine yardımcı olur. uygun miktar Kalsiyum ihtiyacı fizyolojik fonksiyonların normalleşmesini teşvik eder Birçok tıbbi hastalık doğrudan magnezyum eksikliği ile ilgilidir Magnezyum insan vücudu için çok faydalı bir elementtir Japonya, Amerika Birleşik Devletleri ve Avrupa'da artık magnezyum takviyeleri var "Şu anda, biyolojik magnezyum Alaşımları esas olarak kemik onarım implantlarının ve kardiyovasküler yapı iskeleleri gibi doku mühendisliği yapı iskelelerinin hazırlanmasında kullanılmaktadır.

"Kardiyovasküler stentlerle ilgili olarak, şu anda klinik olarak kullanılan tıbbi metal malzemeler esas olarak paslanmaz çelik, kobalt bazlı alaşımlar ve titanyum alaşımları içerir. Bu tür stentler insan vücudunda kalıcı olarak kalacak ve parçalanamayacak ve hastaların reddedilme önleyici ilaçlar almasını gerektirecektir. Üstelik stentte tekrar blokaj yapmak çok kolay, ikinci bir operasyon gerektiriyor ki bu çok riskli. Magnezyum materyalleri kullanılırsa ve kontrollü bozunma yapılırsa bu sorun iyi çözülebilir.”
Kemik sabitleme malzemeleri olarak magnezyum alaşımlarından bahseden Ding Wenjiang, "Şu anda kemik plakalarında ve kemik çivilerinde yaygın olarak kullanılan biyomedikal malzemeler esas olarak titanyum, titanyum alaşımları, paslanmaz çelik vb.dir, ancak hepsinin belirli sınırlamaları vardır. insan vücuduna implante edilir, insan kemiği malzemesinin elastik modülü eşleşmediğinden, insan kemiğinin kuvveti bloke olur.Ayrıca bu malzemeler insan vücudunda parçalanamaz.Hastanın kemiği büyüyüp iyileştiğinde, ikinci bir operasyonla çıkarılması gerekiyor. Ding Wenjiang, "Magnezyum alaşımlı kemik sabitleme malzemesi, insan kemiğinin mekanik özellikleriyle daha uyumludur, bu da stres koruyucu etkiyi etkili bir şekilde önleyebilir.İnsan kemiği temelde iyileştikten sonra, magnezyum alaşımı, insan vücudundan geçen toksik olmayan ve zararsız küçük moleküllere indirgenecektir.Dolaşım sistemi vücuttan atılır, bu da hastanın ikinci ameliyatında çelik çivi ve çelik levhayı çıkarmanın ağrısını ortadan kaldırır ve aynı zamanda ameliyat maliyetinden de tasarruf sağlar.”

Ding Wenjiang, "Örneğin kopmuş bir elin replantasyonu sırasında bir sinir teline ihtiyaç duyulur. Bir titanyum tel kullanılırsa, insan vücudundaki korozyonla parçalanamayacağı için sonsuza kadar sinirde kalacaktır. Magnezyum tel, sinir teli büyüdüğünde, magnezyum teli bozulma yoluyla kaybolabilir."

Son olarak inovasyon yapabilmek ve teknolojik prototipler yapabilmek için etkili bilimsel araştırmaların yapılması gerektiğini vurguladı.Ding Wenjiang, "Özgünlük veya etki yoksa, sadece taklit ve kopyalama varsa, bu, insan, malzeme ve finansal kaynakları boşa harcayan etkisiz bilimsel araştırmadır." Dedi, "Malzeme bilimi ve mühendisliği ile uğraştığımızda, en iyi şekilde kullanmalıyız. malzemelerin ve şekillendirme sürecinin esnek olması gerekir."Malzemede iyi olmak, malzemeye dönüşecek malzemeler, aletlere dönüştürülecek malzemeler ve kullanımı kolay araçlar" 16 karakterlik politika, her zaman Ding Wenjiang'ın ekibi tarafından takip edilen araştırma ve geliştirme konsepti olmuştur, "Araştırmada yeni malzeme, malzeme bilimi ve malzeme mühendisliği birleştirilemez Ayırmak için malzeme ve teknolojiyi birleştirmeliyiz.Özellikle mühendislik alanında, ülkenin ihtiyaçlarına ve insanların geçim kaynaklarının gelişmesine daha fazla dikkat etmeli, akademik araştırmaları yakından entegre etmeliyiz. üretkenliğin geliştirilmesi ve daha fazla gelişme alanı aramak.40 yıllık yenilikçi ekimden sonra, magnezyum' savunma ve askeri sanayi, ulaşım, biyotıp, enerji ortamı, yeşil tarım ve gelecekte daha bilinmeyen alanlarda büyük potansiyele sahip olacak, bize izin verin bekle ve gör."Ding Wenjiang umut dolu.