Приложение на слоести базалтови ултрафини прежди и техните тъкани при изследване на Луната

2025-11-03

Изследователската статия, озаглавена „Йерархична базалтова метапряд за ергономичен защитен текстил за пространство“, е публикувана в списание Matter от екипа на професор Ся Джиганг и академик Сю Вейлин от Националната ключова лаборатория за нови текстилни материали и усъвършенствана обработка в Текстилния университет в Ухан, в сътрудничество с професор Тао Гуангмин. Тази изследователска група за нови текстилни материали и усъвършенствана обработка за първи път предложи технологията за предене с ядрово предене „коаксиално спирално обвиване“, която се справя с предизвикателствата на неразрушителното, нисковъртящо се, висококачествено и мащабно предене, тъкане и приложение на базалтови влакна в ултрафин мащаб. Това открива нов път за мащабна, щадяща кожата и гъвкава текстилна обработка на неорганични влакнести материали с висока твърдост и висока крехкост, позволявайки масовото производство да отговори на спешната нужда от високоефективни защитни материали, които да издържат на сложни и екстремни среди в... Аерокосмическа индустрия област. Първият автор на статията е професор Ся Джиганг, а съответните автори са академик Сю Вейлин и професор Тао Гуангмин. Статията е избрана за корична статия в списание.

Приложението на йерархичните базалтова ултрафина прежда ...и неговите тъкани в лунните изследвания са критичен сценарий за бъдеща космическа миграция на хора. Тази йерархична базалтова ултрафина прежда се отличава с гъвкавост, висока якост и отлична стабилност и може да бъде втъкана в меки тъкани, които ефективно устояват на силна слънчева радиация и екстремни температурни колебания в космоса. Това изследване е пионер в нов метод за трансформиране на крехки неорганични базалтови влакна в практични, ергономично защитни космически текстилни изделия.

През последните години, с бързото развитие на глобалните изследвания на дълбокия космос и търговската аерокосмическа индустрия, търсенето в индустрията на Лека, материалите, устойчиви на екстремни условия на околната среда, рязко се е увеличил.Базалтови влакна, получена от вулканична скала, притежава забележителни предимства като ниска цена, устойчивост на високи температури, висока топлоизолация, радиационна устойчивост, устойчивост на корозия и незапалимост без дим, което привлича конкурентно приложение в множество области, включително железопътен транспорт, специална защита и гражданско строителство. Въпреки това, присъщата ѝ висока твърдост и висок модул я правят силно податлива на крехко счупване в ултрафин мащаб; традиционното предене с висок въртящ момент също причинява увреждане на влакната и рязък спад в якостта, което води до постигане на „неразрушителна, с нисък въртящ момент, напълно покрита, щадяща кожата и гъвкава“ висококачествена прежда, което се превръща в дългосрочен проблем с „пречките“, който ограничава навлизането на базалтови влакна в системата за текстилно приложение.

Хронология на развитието на технологиите

За да се реши този технически проблем и да се отговорят на нуждите на приложенията за екстремна защита, местна компания си сътрудничи с екипа на професор Ся Джиганг от Текстилния университет в Ухан. Те се справиха с целия индустриален процес - от предене, производство на прежда, тъкане до боядисване:

2019: Първо предложено безразрушително опаковъчно предене.
2020: Успешно разработи първия щадящ кожата продукт Термозащитна тъкан от базалтови влакна.
2021: Постигната е технология за прецизно контролирано рисуване на ултрафини базалтови влакна, използвани в тъканите за облекло.
2022: Лабораторията успешно проектира и извъртя висококачествена, нисковъртяща, неразрушителна, напълно покрита, високопропорционална... фина прежда от базалтови влакна.
2023: Стабилна работа на целия индустриален набор от процеси и оборудване, подходящи за безразрушително, пълно покритие на базалтови влакна.
2023 г. до настоящия момент: Непрекъсната оптимизация и усъвършенстване на процесите и оборудването, приемане на поръчки за производство и разработване на висококачествени защитни тъкани от базалтови влакна за екстремни сценарии на защита.
2024: Китайското национално знаме, изработено от базалтови влакна, разработено от Уханския текстилен университет, беше успешно разгърнато от обратната страна на Луната от мисията Чан'е-6, което допълнително насърчи вниманието и разширяването на приложението на базалтови екстремни защитни тъкани.
2025: Иновационен екип „Ерата на базалтовите влакна“ е създаден съвместно от Aero-Engine Corporation of China Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. и екипа по предене на академик Сю Вейлин в Текстилния университет в Ухан. Екипът е посветен на задълбочени изследвания и популяризиране на разширяването на пълноверижното приложение на базалтови влакна в аерокосмическата индустрия, от суровини до текстилни продукти, като се обръща внимание на международните граници на космическата наука и основните национални стратегически нужди.

Иновации и производителност

Воден от професорите Сю Вейлин, Ся Джиганг и Тао Гуангмин, заедно с докторанти като Шан Лулу, Сю Ао и Джан Шилян, екипът непрекъснато внедрява иновации и усъвършенства съществуващите технологии. Те са пионери в технологията за „коаксиално спирално обвиване“, преодолявайки ключови технически и екипни иновации, като например неразрушително формиране на прежда с нисък въртящ момент и многостепенно стабилно покритие.

Те постигнаха непрекъснато производство в индустриален мащаб на многостепенна, органично-неорганична композитна, щадяща кожата, гъвкава базалтова метаструктурна прежда (Metayarn).

Якостта на произведената метапряд се е увеличила с 27,76% в сравнение с оригиналната базалтова нишка.
Остатъчният въртящ момент на преждата е значително намален в сравнение с други търговски прежди, което позволява директно плетене или тъкане в щадящи кожата, гъвкави продукти Metyarn.

Изправени пред сложни и екстремни аерокосмически среди, продуктите на Metayarn показват изключителна адаптивност към околната среда и структурна стабилност:

Здравината на гъвкавия продукт не намаля, а по-скоро се увеличи., след непрекъснато промиване с течен азот при 200°C, горещ въздух при 300°C и продължително излагане на силна слънчева радиация.
Той е запазил структурната си цялост след изгаряне от пламък с температура 1300°C.
Плетените изделия от метапряди имат удължение при скъсване до $421\%$ .
Те поддържат отлична огнеустойчивост и устойчивост на огън дори под 30 градуса. $30\%$ , постигайки интегрираната функция на „комфорт и защита“.