Uudised

Kuna 5G tugijaamad muutuvad tihedamaks, mobiiltelefonide antennide arv suureneb ja fiiberoptiliste kaablivõrkude ulatus laieneb, nihkuvad sidevahendite materjalinõuded pelgalt "piisavatest" "äärmuslikeks": madal dielektriline kadu, kõrge elektromagnetiline varjestus, kerge konstruktsioon ja vananemiskindlus.
Tänu sellistele omadustele nagu madal dielektriline konstant, loomulik isolatsioon ja tugev ilmastikukindlus on basaltkiud leidnud oma koha põhikomponentides, nagu tugijaamade antennid, optiliste kaablite tugevduselemendid ja radoomid. Olemasolevate materjalide asendamise asemel pakub see kõrgsageduslike ja kiirete rakenduste jaoks suurepärast tasakaalu jõudluse ja kulutõhususe vahel.

Hiljuti, pärast aastaid kestnud tehniliste takistuste ületamist, õnnestus Wuhani Tekstiiliülikoolil edukalt tõmmata kõvast basaldist juuksekarvast peenemad kiud ja kududa neist „basaltist draakonisoomuselised ülikonnad“, mis taluvad temperatuuri kuni 1300 °C. See läbimurre, mis on pälvinud juhtivate tekstiiliettevõtete tähelepanu, mitte ainult ei lahenda traditsiooniliste tuletõrjeülikondade kaitseprobleeme, vaid saavutab ka parema jõudluse madalama hinnaga. Wuhani tuletõrje- ja päästebüroo esindajad külastasid hiljuti ülikooli, et tellida partii neid ülikondi. Innovatsioon on äratanud huvi mitte ainult kohalikes Hubei ettevõtetes, vaid ka arvukates juhtivates tekstiiliettevõtetes üle kogu riigi.

BFRP sobib väikeste mehitamata õhusõidukite keskmise kuni väikese koormusega konstruktsioonide jaoks ning pakub rakendusväärtust kaalu vähendamise, korrosioonikindluse ja summutuse/vibratsiooni vähendamise osas; seda tuleks aga vältida piirkondades, mis nõuavad suurt jäikust. Kui jäikus ei ole kriitilise tähtsusega tegur, kuid hind on, pakub BFRP oluliselt paremat kulutõhusust kui CFRP.

Kuu kaugemal küljel lahti rullitud basaltkiust riigilippudest kuni süvamere vesiviljelusplatvormide põhikonstruktsioonide ja maanteede pragunemiskindlate aluskonstruktsioonideni on basaltmaterjalid oma erakordse kõrge temperatuurikindluse, korrosioonikindluse ja vananemisvastase toime tõttu silma paistnud nii äärmuslikes keskkondades kui ka igapäevastes inseneriprojektides.

Maa sügavustes magma jahtumisel ja tahkumisel tekkinud looduslik vulkaaniline kivim omab järeltöötlusel „kõvasid“ omadusi, mis ületavad kaugelt tavapäraste materjalide omadusi. Seetõttu on sellest saanud eelistatud alternatiivmaterjal tipptasemel tootmises, taristuehituses ja lennunduses. Täna analüüsime basaltmaterjalide jõudlusintensiivsust kolme põhimõõtme lõikes, et täpselt mõista, mis teeb need nii vastupidavaks.

Meresillad, süvaveeterminalid, avamere tuulepargid... Kuigi need ookeani ehitatud "kolossaalsed hiiglased" on suurepärased vaadata, peavad nad vastu laineerosiooni, soola- ja leelismetallide korrosiooni ning vahelduvate märg-kuiv tsüklite igapäevasele "jõhkrale piinamisele". Sellises keskkonnas on kõvastunud betoonkonstruktsioonide terviklikkuse tagamine – purunemise, pragunemise või enneaegse purunemiseta – olnud ülemaailmsele inseneriringkonnale pikka aega keeruline väljakutse.

Pikka aega on betooni sageli lisatud teraskiude, et suurendada selle tugevust ja vältida pragunemist. Teraskiud osutuvad aga sageli ebasobivaks soolalahuse ja merevee karmide tingimuste jaoks; kui kloriidioonid imbuvad betooni pragudesse, siis teraskiud roostetavad ja paisuvad mahult, põhjustades paradoksaalsel kombel betooni pragunemist seestpoolt väljapoole ja kiirendades konstruktsiooni kokkuvarisemist.
Hiljuti pakkus uus materjaliuuring, mis keskendus meretehnika suurele vastupidavusele, väga paljulubava lahenduse: looduslikust vulkaanilisest kivimist kiudude tõmbamise teel saadud basaltkiude saab kasutada merebetooni katmiseks "soomuskihiga", mis on praktiliselt rooste suhtes immuunne. See saavutatakse mitmeskaalalise gradatsioonimudeli abil, mis sisaldab "suurte kiudude struktuuriliseks liimimiseks" ja "väikeste kiudude pooride tihendamiseks" kombinatsiooni.

Samal ajal kui droonid läbivad taevast metsatulekahjude jälgimiseks ja intelligentsed robotid täidavad tehasepõrandal täpselt korduvaid ülesandeid, tugineb selle nutika seadme tõhusale tööle sageli "tugijõud", mida kergesti tähelepanuta jäetakse: uudne materjal, mis on saadud vulkaanilisest kivimist – basaltkiust. Kuigi see on välimuselt tagasihoidlik, on selle ainulaadsed omadused teinud sellest võtme droonide ja robotite jõudluspiiride avamiseks, juhtides vaikselt materjalide revolutsiooni intelligentsete seadmete valdkonnas.

See uudne anorgaaniline materjal, mis on toodetud loodusliku basaltkivimi sulatamisel temperatuurivahemikus 1450–1500 °C ja selle kiududeks tõmbamisel, pakub hulgaliselt eeliseid – sealhulgas kerge kaal, tugevus, ilmastikukindlus, korrosioonikindlus ja keskkonnasõbralikkus –, mis praegu õhutavad materjalide revolutsiooni drooni- ja robootikatööstuses. Täna avastame selle varjatud võimed!

Basaltkiud on anorgaaniline kiudmaterjal, mis saadakse looduslikust basaltmaagist kõrgel temperatuuril sulatamise järel kiudude tõmbamise teel. See on pälvinud laialdast tähelepanu oma erakordsete füüsikalis-keemiliste omaduste – eriti vastupidavuse tõttu kõrgele temperatuurile. Märkimisväärselt on kõrge temperatuurikindel basaltkiud – selle materjali peamine alamkategooria – ainulaadse väärtusega arvukates rakendustes, mis nõuavad vastupidavust äärmuslikele temperatuuridele.

Hiljuti, tänu suurte rakenduste edukale realiseerimisele – näiteks Chang'e-6 kuu-uuringu missioon ja maailma esimene süvamere basaltkiust vesiviljelusplatvorm – kiirendab basaltkiud kiiresti oma muutumist laboriuuringute tulemusest strateegiliseks uueks materjaliks, millel on käegakatsutav tööstuslik tootlikkus. Omades kombineeritud eeliseid keskkonnasõbralikkuse, vähese süsinikusisaldusega, kerge kaalu, suure tugevusega, ilmastikukindluse ja korrosioonikindluse osas, on basaltkiud nüüd – mida toetab terviklik kvaliteedikontrolli ja standardite süsteem – saavutanud läbimurdeid lennundus- ja kosmosetööstuse rakendustes ning laialdast turustamist tsiviilsektoris, suurendades seeläbi pidevalt tööstuse üldist konkurentsivõimet.

Droonimaailmas on süsinikkiudu pikka aega peetud „musta kulla“ standardiks. Kui aga oled tüdinud üüratutest kuludest, tugevatest GPS-signaali häiretest või raamivartest, mis löögil tolmuks purunevad, siis „vulkaanilise kivimi jõud“ – basaltkiud – muudab vaikselt mängureegleid.
Eelkõige ei ole 200 g/m² paksune diagonaalkoeline basaltkiust kangas pelgalt süsinikkiu otsene asendaja; see kujutab endast olulist sammu väikeste ja keskmise suurusega droonide raamide arengus.

Basaltkiud on looduslikust basaltmaagist toodetud pidev niit; maaki sulatatakse kõrgel temperatuuril ja seejärel tõmmatakse kiiresti läbi plaatina-roodiumi sulamist puksi. Selle värvus on tavaliselt kuldpruun. Basaltmaak ise on tavaline kivim, mis tekib vulkaanipursete tagajärjel ning selle varud on rikkalikud ja see on laialt levinud kogu maakoores. Selle tavalise kivimi muutmine kõrgjõudlusega kiuks on näide tänapäevase materjaliteaduse leidlikkusest.
Keemilise koostise poolest koosneb basaltkiud peamiselt oksiididest – nagu ränidioksiid, alumiiniumoksiid, kaltsiumoksiid ja magneesiumoksiid – ning seda liigitatakse silikaatkiuks. Selle tootmisprotsessi iseloomustab keskkonnasõbralikkus. Basaldimaak kuumutatakse kõrgtemperatuurilistes ahjudes sulaks; kogu selle protsessi jooksul ei lisata keemilisi reagente ega teki kahjulikke heitgaase, samas kui saadud räbu saab taaskasutada ja taaskasutada. Võrreldes teatud sünteetiliste kiududega, mille valmistamiseks on vaja keerulisi keemilisi protsesse, on basaltkiu tootmisprotsess suhteliselt lihtne ja tarbib vähem energiat.
Basaltkiu toimivusomadused jäävad kõrgtugeva klaaskiu ja süsinikkiu vahepeale; see ühendab endas hulga suurepäraseid omadusi, leides seeläbi praktilist rakendust paljudes valdkondades.