東華大學(xué)，作為教育部直屬的重點(diǎn)高校，憑借其在“211工程”及“雙一流”?？蒲写T果廣泛滲透于生命健康、高端裝備制造、航空航天、大型建筑項(xiàng)目以及能源與環(huán)境等諸多關(guān)鍵領(lǐng)域，為諸如“天宮”系列空間站、“天舟”貨運(yùn)飛船、“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)、“天通”通信衛(wèi)星以及“嫦娥”探月工程等國(guó)家級(jí)重大項(xiàng)目提供了不可或缺的技術(shù)支撐，展現(xiàn)出強(qiáng)大的科研實(shí)力和社會(huì)擔(dān)當(dāng)。

在科研的前沿陣地，東華大學(xué)勇于探索未知，積極研發(fā)新技術(shù)、新工藝，其中復(fù)合材料凍干技術(shù)尤為引人注目，成為其眾多科研成果中的一顆璀璨明珠。下面將深入解析這一前沿技術(shù)的工藝精髓：

一、預(yù)處理：奠定凍干品質(zhì)基石

在復(fù)合材料進(jìn)入凍干程序之前，關(guān)鍵的預(yù)處理環(huán)節(jié)不可或缺。首先是配方的精細(xì)優(yōu)化，通過(guò)精準(zhǔn)的成分調(diào)配，確保復(fù)合材料中的各種成分能夠均勻、穩(wěn)定地分散，為后續(xù)凍干過(guò)程中的均勻性奠定基礎(chǔ)。接著，根據(jù)材料特性和實(shí)驗(yàn)需求，將其加工成適宜凍干的形態(tài)，如溶液、懸浮液或凝膠等。在此過(guò)程中，對(duì)物料的濃度、酸堿度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把控，因?yàn)檫@些參數(shù)猶如基石，直接關(guān)系到凍干產(chǎn)品最終的質(zhì)量與性能表現(xiàn)。特別是在生物醫(yī)用復(fù)合材料的制備中，生物活性成分與基質(zhì)材料的比例需要精確到微毫，這不僅是保證材料生物相容性的關(guān)鍵，更是確保其能夠在復(fù)雜的人體生理環(huán)境中發(fā)揮預(yù)期功能的核心要素。

二、冷凍：微觀結(jié)構(gòu)的守護(hù)者

采用先進(jìn)的速凍技術(shù)，如借助液氮的超低溫快速冷卻或者利用低溫冰箱的高效制冷能力，將物料的溫度在極短時(shí)間內(nèi)降至共晶點(diǎn)以下。這一快速冷凍過(guò)程猶如一場(chǎng)微觀世界的“速凍魔法”，使得物料中的水分迅速凝結(jié)成微小且均勻分布的冰晶。這種均勻細(xì)小的冰晶結(jié)構(gòu)能夠最大程度地減少在冷凍過(guò)程中對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)造成的機(jī)械損傷，從而確保材料在凍干后的性能不受影響。然而，由于復(fù)合材料的成分復(fù)雜多樣，不同成分組合的共晶點(diǎn)溫度存在顯著差異。為了精準(zhǔn)確定這一關(guān)鍵溫度點(diǎn)，東華大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)運(yùn)用差示掃描量熱法（DSC）等高精度的熱分析技術(shù)，通過(guò)精確測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，為每一種復(fù)合材料量身定制最適宜的冷凍溫度程序，確保冷凍過(guò)程的科學(xué)性和精準(zhǔn)性。

三、真空升華干燥：升華之舞，精準(zhǔn)掌控

當(dāng)物料完成冷凍后，隨即進(jìn)入真空升華干燥這一關(guān)鍵階段。將冷凍后的物料迅速而精準(zhǔn)地轉(zhuǎn)移至高度密封的真空系統(tǒng)中，在真空度維持在幾十帕至幾百帕的高真空環(huán)境下，開(kāi)啟緩慢而精準(zhǔn)的升溫過(guò)程。此時(shí)，物料中的冰晶如同翩翩起舞的精靈，逐漸升華成水蒸氣。在這個(gè)微妙的升華過(guò)程中，溫度與真空度的精確控制成為成敗的關(guān)鍵。如果溫度過(guò)高，物料可能會(huì)因受熱而軟化變形，導(dǎo)致其物理結(jié)構(gòu)和性能遭到破壞；反之，若真空度不足，升華速率將會(huì)大打折扣，干燥效果也會(huì)不盡如人意。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，東華大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)采用了先進(jìn)的加熱技術(shù)，如加熱板均勻加熱或者輻射加熱方式，確保為冰晶升華提供穩(wěn)定且適宜的熱量。同時(shí)，配備高性能的真空泵持續(xù)穩(wěn)定地抽走升華產(chǎn)生的水蒸氣，維持真空環(huán)境的穩(wěn)定，保障升華干燥過(guò)程的高效進(jìn)行。

四、解析干燥：含水率的終極挑戰(zhàn)

經(jīng)過(guò)真空升華干燥后，物料中仍然會(huì)殘留少量頑固的結(jié)合水。為了將材料的含水量降至最低限度，達(dá)到理想的干燥狀態(tài)，解析干燥階段應(yīng)運(yùn)而生。在這一階段，溫度會(huì)適度升高，但始終嚴(yán)格控制在材料的熱分解溫度以下，一般將溫度提升至20-40℃的范圍，并持續(xù)數(shù)小時(shí)的精細(xì)干燥過(guò)程。通過(guò)這種溫和而持久的干燥方式，逐步將材料中殘留的結(jié)合水徹底去除，直至材料的含水率達(dá)到預(yù)期的高標(biāo)準(zhǔn)要求。至此，復(fù)合材料歷經(jīng)重重考驗(yàn)，完成了從原始狀態(tài)到干燥、疏松、多孔且性能卓越的華麗轉(zhuǎn)變，成為具備廣泛應(yīng)用前景的優(yōu)質(zhì)制品。

LGJ-12A實(shí)驗(yàn)型凍干機(jī)正是基于上述這套先進(jìn)、精密且復(fù)雜的技術(shù)工藝精心設(shè)計(jì)制造而成。它宛如一位忠實(shí)而強(qiáng)大的科研伙伴，為東華大學(xué)在復(fù)合材料凍干技術(shù)的深入研究中提供了堅(jiān)實(shí)有力的硬件支持和技術(shù)保障。