Anwendung von geschichteten Basalt-Ultrafeingarnen und deren Geweben bei der Mondforschung

Die Forschungsarbeit mit dem Titel „Hierarchisches Basalt-Metatarn für ergonomische Schutztextilien für den Weltraum“ wurde von Professor Xia Zhigang und Akademiemitglied Xu Weilin vom Nationalen Schlüssellabor für Neue Textilmaterialien und Fortschrittliche Verarbeitung der Wuhan Textile University in Zusammenarbeit mit Professor Tao Guangming in der Fachzeitschrift Matter veröffentlicht. Diese Forschungsgruppe für neue Textilmaterialien und Fortschrittliche Verarbeitung entwickelte erstmals die Kernspinntechnologie „Koaxiales Spiralspinnverfahren“. Diese Technologie adressiert die Herausforderungen des zerstörungsfreien, drehmomentarmen, qualitativ hochwertigen und großflächigen Spinnens, Webens und der Anwendung von Basaltfasern im ultrafeinen Bereich. Dies eröffnet einen neuen Weg für die großflächige, hautfreundliche und flexible Textilverarbeitung von hochsteifen und spröden anorganischen Fasermaterialien und ermöglicht die Massenproduktion, um den dringenden Bedarf an Hochleistungsschutzmaterialien für komplexe und extreme Umgebungen zu decken. Luft- und Raumfahrt Fachgebiet. Erstautor der Publikation ist Professor Xia Zhigang, die korrespondierenden Autoren sind Akademiemitglied Xu Weilin und Professor Tao Guangming. Die Publikation wurde als Titelgeschichte für eine Fachzeitschrift ausgewählt.

Die Anwendung hierarchischer Basalt-Ultrafeingarn Die Erforschung des Mondes und die Verwendung entsprechender Textilien sind ein entscheidendes Szenario für die zukünftige bemannte Raumfahrt. Dieses hierarchische Basalt-Ultrafeingarn zeichnet sich durch Flexibilität, hohe Festigkeit und hervorragende Stabilität aus und lässt sich zu weichen Stoffen verweben, die starker Sonneneinstrahlung und extremen Temperaturschwankungen im Weltraum wirksam widerstehen. Diese Forschung leistet Pionierarbeit bei der Entwicklung einer neuen Methode zur Umwandlung spröder anorganischer Basaltfasern in praktische, ergonomisch schützende Weltraumtextilien.

In den letzten Jahren ist mit der rasanten Entwicklung der globalen Tiefraumforschung und der kommerziellen Luft- und Raumfahrt die Nachfrage der Branche nach LeichtDie Verwendung von Materialien, die extremen Umweltbedingungen standhalten, hat stark zugenommen.BasaltfaserBasaltfasern, gewonnen aus vulkanischem Gestein, weisen herausragende Vorteile wie geringe Kosten, hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Wärmedämmung, Strahlungsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Rauchfreiheit auf und finden daher in verschiedenen Bereichen wie Schienenverkehr, Schutzausrüstung und Bauwesen wettbewerbsfähige Anwendung. Ihre hohe Steifigkeit und ihr hoher Elastizitätsmodul machen sie jedoch im Feinstbereich sehr anfällig für Sprödbrüche. Herkömmliche Hochdrehmoment-Spinnverfahren verursachen zudem Faserschäden und einen starken Festigkeitsabfall. Die Herstellung von „zerstörungsfreiem, drehmomentarmem, vollflächigem, hautfreundlichem und flexiblem“ hochwertigem Garn stellt daher ein langfristiges Problem dar, das den Einsatz von Basaltfasern in der Textilindustrie einschränkt.

Zeitleiste der Technologieentwicklung

Um diesen technischen Engpass zu überwinden und den Anforderungen extremer Schutzanwendungen gerecht zu werden, kooperierte ein chinesisches Unternehmen mit dem Team von Professor Xia Zhigang an der Wuhan Textile University. Sie kümmerten sich um den gesamten industriellen Prozess, vom Spinnen über die Garnherstellung und das Weben bis hin zum Färben:

• 2019: Erster Vorschlag für ein zerstörungsfreies Wickelspinnverfahren.

• 2020: Erfolgreiche Entwicklung des ersten hautfreundlichen Produkts Wärmeschutzgewebe aus BasaltfasernDie

• 2021: Entwicklung einer präzisionsgesteuerten Ziehtechnologie für ultrafeine Basaltfasern, die in Bekleidungsstoffen verwendet werden.

• 2022: Das Labor entwickelte und spinnte erfolgreich hochwertige, drehmomentarme, zerstörungsfreie, vollflächig ummantelte Materialien mit hohem Anteil an Materialstärke. Basaltfaser-FeingarnDie

• 2023: Stabiler Betrieb der gesamten industriellen Prozess- und Anlagenausrüstung, die für das zerstörungsfreie, vollflächige Verspinnen von Basaltfasern geeignet ist.

• 2023 bis heute: Kontinuierliche Optimierung und Verbesserung von Prozessen und Anlagen, Auftragsannahme für die Produktion und Entwicklung von hochwertigen Basaltfaser-Schutzgeweben für extreme Schutzszenarien.

• 2024: Die von der Wuhan Textile University entwickelte chinesische Nationalflagge aus Basaltfasern wurde von der Chang'e-6-Mission erfolgreich auf der Rückseite des Mondes entrollt, was die Aufmerksamkeit auf Basalt-Schutzgewebe für extreme Belastungen und deren Anwendungsmöglichkeiten weiter förderte.

• 2025: Ein Innovationsteam mit dem Titel „Ära der Basaltfaser“ wurde gemeinsam von der Aero-Engine Corporation of China Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. und dem Spinnereiteam von Akademiemitglied Xu Weilin an der Wuhan Textile University gegründet. Das Team widmet sich der eingehenden Erforschung und Förderung der gesamten Wertschöpfungskette von Basaltfasern in der Luft- und Raumfahrt – von den Rohstoffen bis hin zu Textilprodukten – und trägt so zur Bewältigung internationaler Herausforderungen in der Weltraumforschung und wichtiger nationaler strategischer Bedürfnisse bei.

Innovation und Leistung

Unter der Leitung der Professoren Xu Weilin, Xia Zhigang und Tao Guangming sowie Doktoranden wie Shang Lulu, Xu Ao und Zhang Shiliang entwickelte und verbesserte das Team kontinuierlich die bestehende Technologie. Sie leisteten Pionierarbeit beim „Koaxial-Spiralwickelspinnen“ und erzielten dabei wichtige technische und ausrüstungstechnische Innovationen, wie die zerstörungsfreie, drehmomentarme Garnbildung und die mehrstufige, stabile Umhüllung.

Sie erreichten die kontinuierliche Produktion von mehrstufigen, organisch-anorganischen Verbundwerkstoffen, die hautfreundlich und flexibel sind und aus Basalt-Metastrukturgarn (Metayarn) bestehen.

• Die Festigkeit des hergestellten Metayarns erhöhte sich um 27,76 % im Vergleich zum ursprünglichen Basaltfaden.

• Das Restdrehmoment des Garns wurde im Vergleich zu anderen handelsüblichen Garnen deutlich reduziert, was ein direktes Verstricken oder Verweben zu hautfreundlichen, flexiblen Metayarn-Produkten ermöglicht.

Metayarn-Produkte zeichnen sich durch hervorragende Umweltanpassungsfähigkeit und strukturelle Stabilität aus und sind den komplexen und extremen Bedingungen der Luft- und Raumfahrt ausgesetzt.

• Die Festigkeit des flexiblen Produkts nahm nicht ab, sondern erhöhte sich sogar., nach kontinuierlichem Spülen mit flüssigem Stickstoff bei 200 °C, Heißluft bei 300 °C und längerer Einwirkung starker Sonnenstrahlung.

• Es behielt seine strukturelle Integrität, nachdem es einer 1300°C heißen Flamme ausgesetzt war.

• Metayarn-Strickwaren weisen eine Bruchdehnung von bis zu 421%Die

• Sie behalten auch unter 30 °C eine ausgezeichnete Flammwidrigkeit und Feuerbeständigkeit.%und erreicht so die integrierte Funktion von „Komfort und Schutz“.