Primjena slojevitih bazaltnih ultra-finih pređa i njihovih tkanina u istraživanju Mjeseca

Istraživački rad pod nazivom "Hijerarhijska bazaltna metapređa za ergonomske zaštitne tekstile za prostor" objavljen je u časopisu Matter od strane tima profesora Xia Zhiganga i akademika Xu Weilina iz Nacionalne ključne laboratorije za nove tekstilne materijale i naprednu obradu na Tekstilnom univerzitetu u Wuhanu, u saradnji s profesorom Tao Guangmingom. Ova istraživačka grupa za nove tekstilne materijale i naprednu obradu prva je predložila tehnologiju predenja s jezgrom "koaksijalno spiralno omotavanje", koja se bavi izazovima nerazornog, visokokvalitetnog i velikorazmjernog predenja, tkanja i primjene bazaltnih vlakana na ultrafinoj skali. Ovo otvara novi put za velikorazmjernu, koži prijaznu i fleksibilnu tekstilnu obradu od neorganskih vlaknastih materijala visoke krutosti i visoke krhkosti, omogućavajući masovnoj proizvodnji da zadovolji hitnu potrebu za visokoučinkovitim zaštitnim materijalima koji će izdržati složena i ekstremna okruženja u... Zrakoplovstvo polje. Prvi autor rada je profesor Xia Zhigang, a korespondirajući autori su akademik Xu Weilin i profesor Tao Guangming. Rad je odabran kao naslovni članak časopisa.

Primjena hijerarhijskog ultrafine bazaltne pređe ...i njegove tkanine u istraživanju Mjeseca ključni su scenarij za buduće ljudske migracije u svemir. Ova hijerarhijska bazaltna ultrafine pređa odlikuje se fleksibilnošću, visokom čvrstoćom i odličnom stabilnošću, te se može utkati u mekane tkanine koje efikasno odolijevaju jakom sunčevom zračenju i ekstremnim temperaturnim fluktuacijama u svemiru. Ovo istraživanje predstavlja pionirski korak u novoj metodi za transformaciju krhkih neorganskih bazaltnih vlakana u praktične, ergonomski zaštitne svemirske tekstile.

Posljednjih godina, s brzim razvojem globalnog istraživanja dubokog svemira i komercijalnog zrakoplovstva, potražnja industrije za Lagana, materijali otporni na ekstremne uvjete okoline naglo su se povećali.Bazaltna vlakna, dobivena iz vulkanske stijene, posjeduje istaknute prednosti kao što su niska cijena, otpornost na visoke temperature, visoka toplinska izolacija, otpornost na zračenje, otpornost na koroziju i nezapaljivost bez dima, privlačeći konkurentnu primjenu u više oblasti, uključujući željeznički prijevoz, posebnu zaštitu i građevinarstvo. Međutim, njena inherentna visoka krutost i visoki modul čine je vrlo osjetljivom na krhki lom na ultrafinoj skali; tradicionalno predenje s visokim obrtnim momentom također uzrokuje oštećenje vlakana i nagli pad čvrstoće, što rezultira postizanjem "nerazorne, niskotemperaturne, potpuno prekrivene, koži prilagođene i fleksibilne" visokokvalitetne pređe koja postaje dugoročni problem "uskog grla" koji ograničava ulazak bazaltnih vlakana u tekstilni sistem primjene.

Vremenski okvir razvoja tehnologije

Kako bi riješili ovo tehničko usko grlo i zadovoljili potrebe ekstremnih zaštitnih primjena, jedna domaća kompanija je sarađivala s timom profesora Xia Zhiganga na Tekstilnom univerzitetu u Wuhanu. Pozabavili su se cijelim industrijskim procesom, od predenja, izrade pređe, tkanja do bojenja:

• 2019: Prvi predloženi postupak nerazornog omatanja u predenje.

• 2020: Uspješno razvijen prvi proizvod prilagođen koži Termo zaštitna tkanina od bazaltnih vlakana.

• 2021: Postignuta je precizno kontrolirana tehnologija crtanja ultrafinih bazaltnih vlakana koja se koriste u tkaninama za odjeću.

• 2022: Laboratorija je uspješno dizajnirala i centrifugirala visokokvalitetnu, nerazornu, potpuno pokrivenu, visokoproporcionalnu cev fina pređa od bazaltnih vlakana.

• 2023: Stabilan rad kompletnog industrijskog seta procesa i opreme pogodne za nerazorno, potpuno pokriveno predenje bazaltnih vlakana.

• 2023. do danas: Kontinuirana optimizacija i poboljšanje procesa i opreme, primanje narudžbi za proizvodnju i razvoj vrhunskih zaštitnih tkanina od bazaltnih vlakana za ekstremne scenarije zaštite.

• 2024: Kineska nacionalna zastava napravljena od bazaltnih vlakana, koju je razvio Tekstilni univerzitet u Wuhanu, uspješno je razvijena na suprotnoj strani Mjeseca od strane misije Chang'e-6, dodatno promovirajući pažnju i širenje primjene ekstremnih zaštitnih tkanina od bazalta.

• 2025: Inovativni tim "Era bazaltnih vlakana" zajednički su osnovali Aero-Engine Corporation of China Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. i tim za predenje akademika Xu Weilina na Tekstilnom univerzitetu u Wuhanu. Tim je posvećen dubinskom istraživanju i promociji širenja primjene bazaltnih vlakana u cijelom lancu vazduhoplovstva, od sirovina do tekstilnih proizvoda, rješavajući međunarodne granice svemirske nauke i glavne nacionalne strateške potrebe.

Inovacija i performanse

Predvođeni profesorima Xu Weilinom, Xia Zhigangom i Tao Guangmingom, zajedno sa studentima postdiplomskih studija kao što su Shang Lulu, Xu Ao i Zhang Shiliang, tim je kontinuirano inovirao i poboljšavao postojeću tehnologiju. Bili su pioniri u tehnologiji "koaksijalnog spiralnog omotavanja", prevazilazeći ključne tehničke i inovacije opreme kao što su nerazorno formiranje pređe sa niskim obrtnim momentom i višeslojno stabilno pokrivanje.

Postigli su kontinuiranu proizvodnju višeslojne, organsko-neorganske kompozitne, fleksibilne bazaltne metastrukturne pređe (Metayarn) u industrijskim razmjerima.

• Čvrstoća proizvedene Meta pređe povećala se za 27,76% u poređenju sa originalnim bazaltnim filamentom.

• Preostali obrtni moment pređe je značajno smanjen u poređenju sa drugim komercijalnim pređama, što omogućava direktno pletenje ili tkanje u fleksibilne Metayarn proizvode prijatne za kožu.

Suočeni sa složenim i ekstremnim vazduhoplovnim okruženjima, proizvodi Metayarn pokazuju izuzetnu prilagodljivost okolini i strukturnu stabilnost:

• Čvrstoća fleksibilnog proizvoda nije opala, već se povećala, nakon kontinuiranog ispiranja tekućim dušikom na 200°C, vrućim zrakom na 300°C i produženog izlaganja jakom sunčevom zračenju.

• Očuvao je strukturni integritet nakon što ga je opečao plamen temperature 1300°C.

• Pleteni proizvodi od metaprediva imaju istezanje pri prekidu do 421%.

• Održavaju odličnu otpornost na plamen i vatru čak i ispod 30%, postižući integriranu funkciju "udobnosti i zaštite".