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把实验室当家 变工业废渣为宝

湖大学子研发泡沫石膏板掀外墙建材环保革命

作者:记者团 乔雨琪   编辑:陈杰    来源:新闻中心  发布时间:2017/11/27

填埋、堆积,每年数千万吨的工业废料———钛白石膏这样被处理,对土地、地下水等造成严重污染,如何解决这一难题?湖北大学由蒋涛、张群朝老师指导、材料科学与工程学院学生赵辉等同学的科研成果《回收利用工业固废生产新型环保建材》给出了答案。他们研创的发泡技术,可将钛白石膏制成无污染,防火、隔音效果好的装饰材料,实现了变废为宝。在11月18日举办的第15届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛决赛中,该项目一举获得一等奖,这也是本届赛事中湖北省属高校唯一的一等奖。

变废为宝 新型技术为万吨工业废料找出路

据了解,钛白石膏是生产钛白粉的过程中产生的以二水硫酸钙为主要成分的废渣,近年来年排放量达5000万吨,堆积量位居世界第一。传统的处理方式,以填埋和堆积为主,不仅占用大量的土地资源,还对土地和地下水造成污染,其微小颗粒物还易混杂在空气中,被人体吸入,损害健康。

赵辉团队敏锐地注意到这一点,经过研究,他们将钛白石膏充分磨细后在一定条件下氧化,经过脱水、转晶、发泡、防水等处理后,制备出了一种性能优异的泡沫石膏保温板。赵辉介绍,目前市场上现有的普通泡沫保温板以有机保温板为主,有机泡沫保温板易燃,还会在燃烧过程中释放有毒气体,消防隐患大。泡沫石膏保温板的诞生,将改变这一现状。

他介绍,泡沫石膏保温板制作材料主要为钛白石膏,可有效减少该工业废料的污染,每年能节省数亿元的废料处理费用。泡沫石膏保温板制品中含有两个分子的结合水,在遇火时,二水石膏的结晶水蒸发,吸收热量,表面生成的无水石膏是优良的绝热体,因而在一定的时间内可阻止火势蔓延,与有机泡沫保温板相比,防火和隔热的功能更强。被发泡后的制品内部由无数个均匀密闭的泡孔组成,泡孔之间完全密闭,其隔音性能是普通混凝土墙体的6-10倍。此外,它的防水性也有大幅提升,还能循环利用。

这一突破,为目前的外墙保温建材市场提供了一种全新的选择。国家统计局数据显示,对既有建筑和新型建筑节能改造的市场估值将近3万亿元,前景十分广阔。

目前,该项目的成果泡沫保温板主要用做建筑保温板,已有湖南格林英特环保科技有限公司等多家企业投入生产销售。

五年坚守 终迎收获时刻

作为材料学的博士,赵辉自研究生以来从事的便是应用研究。相对于理论科研,应用研究的周期更长,几乎都是以年来计算,有的甚至是数十年。研究中,每一个数据和每一个实验环节都要重复多次,赵辉从不敢马虎。

7点起床,洗漱、吃早餐、阅读新闻、上网关注研究领域内的科研新动向,8点半到11点半用来看书学习,20分钟午饭时间后,整个下午直至晚上11点实验室关门前的这一段时间,都要用来做实验。每一天,赵辉严格恪守自己的作息时间,“一旦被打乱,就觉得整天都被浪费了。”他说,有一次他深夜回寝室的时候,在校园里找小黄车,还差点被保安误认为是小偷。

走进赵辉的实验室,竖在墙边的单人折叠床、墙角放着的单人沙发,都是赵辉在实验室夜战的“证据”。赵辉说,有些实验中的反应需要一两天,为了实验室的安全,他只得昼夜在实验室守着。材料科学与工程学院的团委书记李岚说:“他基本上每天都在实验室,在实验室总能找到他。”

就是这样两点一线的生活,赵辉一坚持就是5年。“年轻就该吃苦。”赵辉说,这是他的信条。

成功背后 有团队的辛勤付

五年坚持,终获成功。赵辉在采访中不断强调:“这个项目的成功,是每一个人辛苦的结果。”两个队友是助手更是战友,共同为一个项目而挑灯夜战。除此之外,更重要的是精神上的支持,实验受挫同时叹气,成果初现相视一笑,这种默契让赵辉在科研路上不再孤单。

赵辉说,自己能沉下心在实验室研究,也是受到学院科研氛围的影响。本科期间加入了学院组织的科研兴趣小组,他从打杂开始向师兄师姐学习。早8点到晚11点,全天近15个小时待在实验室,这样的作息时间是很多材料学子的 “标配”。“实验室里放折叠床、小沙发也是师兄师姐们留下来的传统。”赵辉笑着说。

这一点,在记者的实地走访中得到证实。晚上10点,走进材料科学与工程学院大楼,大楼里各楼层的实验室、办公室内灯火通明,学生们在实验台前动手操作、观测实验实时数据,或是在办公桌上埋头看书,课题组老师与学生们在进行激烈讨论。

就是这样的耳濡目染,让赵辉养成了务实的习惯。在采访中,赵辉再三强调,项目能成功,与老师们无私帮助密不可分。他说,指导老师蒋涛和张群朝教授是他的后援团。课题确立初期项目进展有限,无法申请到项目拨款,团队只能先硬着头皮做。设备不够?蒋涛从家里拿来锅碗瓢盆自己动手改;资金不够?蒋涛和张群朝私人出钱也要改善学生们外出交流的条件;整日埋头研究缺乏运动?蒋涛自费为课题组的学生买乒乓球台,放置在活动室,这样一来大家就可以在空闲时间约着打球,放松身心。因为很多实验需要在无风条件下进行,实验室不能开电扇。酷暑期间,学生们每天进实验室第一件事情就是脱衣服,实验室里放大量的水来降温,这种原始方法的效果甚微,他们只好汗流浃背地做实验。蒋涛心疼学生们,自费在实验室安装了空调。在授业解惑方面,蒋涛和张群朝从来没有任何保留,为学生提供理论指导,“有问题找老蒋”成为课题组里的口头禅。

 

关于“挑战杯”

挑战杯”竞赛被誉为当代大学生科技创新的奥林匹克盛会,每两年举办一次,是国内参与人数最多、级别最高、影响力最广的综合性学生科技创新赛事,并成为部分大学排行榜中创新人才培养成果的重要指标。据悉,本届由共青团中央、中国科协、教育部、中国社科院、全国学联和上海市政府主办,上海大学承办。共1900多所高校的200多万大学生参与,参与项目约60万项。全国初赛共有3万余件作品,入围国赛作品1230件(每个高校选送参赛作品总数不得超过6件),入围终审决赛参加现场问辩的作品755件。经过前期的网络初评、集中复评以及决赛期间终审,全国评审委员会最终评出特等奖作品39件、一等奖作品102件、二等奖作品315件、三等奖作品773件。我校有4件作品入围决赛并获奖,其中一等奖1项、二等奖1项、三等奖2项。

 

湖北大学获奖名单

由蒋涛、张群朝指导,材料科学与工程学院博士生赵辉等完成的作品《回收利用工业固废生产新型环保建材》获全国一等奖;

由刘军指导、商学院学生喻春艳等完成的作品《国家公园旅游生态补偿机制及实施路径研究———以神农架为例》获全国二等奖;

由江兵兵指导、材料科学与工程学院和楚才学院学生陈嘉理等完成的作品《打破化学治疗———免疫联合治疗屏障高集成多功能纳米载体》获全国三等奖;

由刘文超、曾张帆指导,计算机与信息工程学院学生李宣成、楚才学院史晓彤等完成的作品《磁性介质显示系统》获全国三等奖。


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