Aplicación de hilos ultrafinos de basalto en capas y sus tejidos en la exploración lunar.

El artículo de investigación titulado "Metahilo de basalto jerárquico para textiles espaciales protectores ergonómicos" fue publicado en la revista Matter por el equipo del profesor Xia Zhigang y el académico Xu Weilin del Laboratorio Nacional Clave de Nuevos Materiales Textiles y Procesamiento Avanzado de la Universidad Textil de Wuhan, en colaboración con el profesor Tao Guangming. Este grupo de investigación de nuevos materiales textiles y procesamiento avanzado propuso por primera vez la tecnología de hilado de núcleo "hilado espiral coaxial", que aborda los desafíos del hilado, tejido y aplicación no destructivos, de bajo torque, de alta calidad y a gran escala de la fibra de basalto a escala ultrafina. Esto abre una nueva vía para el procesamiento textil a gran escala, amigable con la piel y flexible de materiales de fibra inorgánica de alta rigidez y alta fragilidad, lo que permite la producción en masa para satisfacer la necesidad urgente de materiales protectores de alto rendimiento para soportar entornos complejos y extremos en el espacio. Aeroespacial El primer autor del artículo es el profesor Xia Zhigang, y los autores correspondientes son el académico Xu Weilin y el profesor Tao Guangming. El artículo fue seleccionado para la portada de una revista.

La aplicación de la jerarquía hilo ultrafino de basalto El uso de sus tejidos en la exploración lunar es crucial para la futura migración humana al espacio. Este hilo ultrafino de basalto jerárquico se caracteriza por su flexibilidad, alta resistencia y excelente estabilidad, y puede tejerse en tejidos suaves que resisten eficazmente la intensa radiación solar y las fluctuaciones extremas de temperatura en el espacio. Esta investigación es pionera en un nuevo método para transformar la frágil fibra inorgánica de basalto en textiles espaciales prácticos y ergonómicos.

En los últimos años, con el rápido desarrollo de la exploración del espacio profundo global y la industria aeroespacial comercial, la demanda de la industria por LigeroLa demanda de materiales resistentes a entornos extremos ha aumentado drásticamente.Fibra de basaltoEl basalto, derivado de roca volcánica, posee ventajas destacadas como bajo costo, alta resistencia a la temperatura, alto aislamiento térmico, resistencia a la radiación, resistencia a la corrosión y no inflamabilidad sin humo, lo que atrae su uso competitivo en múltiples campos, incluyendo el transporte ferroviario, la protección especial y la ingeniería civil. Sin embargo, su alta rigidez y alto módulo inherentes lo hacen altamente susceptible a la fractura frágil a escala ultrafina; el hilado tradicional de alto torque también causa daños a la fibra y una fuerte caída en la resistencia, lo que resulta en la obtención de hilo de alta calidad "no destructivo, de bajo torque, totalmente recubierto, amigable con la piel y flexible" se convierte en un problema de "cuello de botella" a largo plazo que restringe la entrada de la fibra de basalto al sistema de aplicación textil.

Cronograma de desarrollo tecnológico

Para solucionar este obstáculo técnico y satisfacer las necesidades de las aplicaciones de protección extrema, una empresa nacional colaboró ​​con el equipo del profesor Xia Zhigang en la Universidad Textil de Wuhan. Abordaron todo el proceso industrial, desde el hilado y la fabricación del hilo hasta el tejido y el teñido.

• 2019: Primera propuesta de hilado por envoltura no destructivo.

• 2020: Se desarrolló con éxito el primer producto respetuoso con la piel. tejido protector térmico de fibra de basalto.

• 2021: Se logró una tecnología de estirado de precisión controlada para la fibra de basalto ultrafina utilizada en tejidos para prendas de vestir.

• 2022: El laboratorio diseñó y fabricó con éxito productos de alta calidad, de bajo par, no destructivos, totalmente cubiertos y de alta proporción. hilo fino de fibra de basalto.

• 2023: Funcionamiento estable del conjunto completo de procesos y equipos industriales adecuados para el hilado no destructivo y de cobertura total de fibra de basalto.

• Desde 2023 hasta la actualidad: Optimización y mejora continua de procesos y equipos, recepción de pedidos de producción y desarrollo de tejidos protectores de fibra de basalto de alta gama para escenarios de protección extrema.

• 2024: La bandera nacional china, fabricada con fibra de basalto y desarrollada por la Universidad Textil de Wuhan, fue desplegada con éxito en la cara oculta de la Luna por la misión Chang'e-6, lo que impulsó aún más el interés y la expansión de las aplicaciones de los tejidos de protección extrema de basalto.

• 2025: La empresa Aero-Engine Corporation of China Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. y el equipo de hilado del académico Xu Weilin en la Universidad Textil de Wuhan crearon conjuntamente un equipo de innovación denominado "Era de la Fibra de Basalto". Este equipo se dedica a la investigación exhaustiva y a la promoción de la expansión de la aplicación aeroespacial de la fibra de basalto en toda su cadena de valor, desde las materias primas hasta los productos textiles, abordando así las fronteras de la ciencia espacial internacional y las principales necesidades estratégicas nacionales.

Innovación y rendimiento

Liderados por los profesores Xu Weilin, Xia Zhigang y Tao Guangming, junto con estudiantes de posgrado como Shang Lulu, Xu Ao y Zhang Shiliang, el equipo innovó y mejoró continuamente la tecnología existente. Fueron pioneros en la tecnología de "hilado espiral coaxial", superando innovaciones técnicas y de equipamiento clave, como la formación de hilo no destructiva y de bajo torque, y la cobertura estable multinivel.

Lograron la producción continua a escala industrial de hilo metaestructural de basalto flexible, orgánico-inorgánico, multinivel y respetuoso con la piel (Metayarn).

• La resistencia del metahilo producido aumentó un 27,76% en comparación con el filamento de basalto original.

• El par residual del hilo se redujo significativamente en comparación con otros hilos comerciales, lo que permite tejer o hilarlo directamente para obtener productos Metayarn flexibles y respetuosos con la piel.

Ante entornos aeroespaciales complejos y extremos, los productos de Metayarn exhiben una adaptabilidad ambiental y una estabilidad estructural excepcionales:

• La resistencia del producto flexible no disminuyó, sino que aumentó., después de un lavado continuo con nitrógeno líquido a 200 °C, aire caliente a 300 °C y una exposición prolongada a una fuerte radiación solar.

• Mantuvo su integridad estructural tras ser chamuscada por una llama de 1300 °C.

• Los productos tejidos con metahilo poseen una elongación a la rotura de hasta 421%.

• Mantienen una excelente resistencia a la llama y al fuego incluso por debajo de 30%, logrando la función integrada de "comodidad y protección".