Aplicación de fíos ultrafinos de basalto en capas e os seus tecidos na exploración lunar

O artigo de investigación titulado "Metafío de basalto xerárquico para téxtiles espaciais de protección ergonómica" foi publicado na revista Matter polo equipo do profesor Xia Zhigang e o académico Xu Weilin do Laboratorio Nacional Clave de Novos Materiais Téxtiles e Procesamento Avanzado da Universidade Téxtil de Wuhan, en colaboración co profesor Tao Guangming. Este grupo de investigación para novos materiais téxtiles e procesamento avanzado propuxo por primeira vez a tecnoloxía de fiado con núcleo "fiado en espiral coaxial", que aborda os desafíos do fiado, tecido e aplicación non destrutivos, de baixo par, de alta calidade e a grande escala da fibra de basalto a escala ultrafina. Isto abre unha nova vía para o procesamento téxtil a grande escala, respectuoso coa pel e flexible de materiais de fibra inorgánica de alta rixidez e alta fraxilidade, o que permite que a produción en masa satisfaga a necesidade urxente de materiais de protección de alto rendemento para soportar ambientes complexos e extremos no Aeroespacial campo. O primeiro autor do artigo é o profesor Xia Zhigang, e os autores correspondentes son o académico Xu Weilin e o profesor Tao Guangming. O artigo foi seleccionado como artigo de portada dunha revista.

A aplicación da xerarquía fío ultrafino de basalto e os seus tecidos na exploración lunar é un escenario crítico para a futura migración espacial humana. Este fío ultrafino de basalto xerárquico presenta flexibilidade, alta resistencia e excelente estabilidade, e pódese tecer en tecidos suaves que resisten eficazmente a forte radiación solar e as flutuacións extremas de temperatura no espazo. Esta investigación é pioneira nun novo método para transformar a fibra de basalto inorgánica fráxil en téxtiles espaciais prácticos e ergonómicamente protectores.

Nos últimos anos, co rápido desenvolvemento da exploración espacial profunda a nivel mundial e da industria aeroespacial comercial, a demanda da industria de Lixeiro, os materiais resistentes a ambientes extremos aumentaron drasticamente.fibra de basalto, derivado da rocha volcánica, posúe vantaxes destacadas como o baixo custo, a alta resistencia á temperatura, o alto illamento térmico, a resistencia á radiación, a resistencia á corrosión e a non inflamabilidade sen fume, o que atrae un despregamento competitivo en múltiples campos, incluíndo o transporte ferroviario, a protección especial e a enxeñaría civil. Non obstante, a súa alta rixidez inherente e o seu alto módulo fan que sexa moi susceptible á fractura fráxil a escala ultrafina; a fiación tradicional de alto par tamén causa danos na fibra e unha forte caída da resistencia, o que resulta na consecución dun fío de alta calidade "non destrutivo, de baixo par, totalmente cuberto, respectuoso coa pel e flexible" que se converte nun problema de "garrote" a longo prazo que impide que a fibra de basalto entre no sistema de aplicación téxtil.

Cronoloxía do desenvolvemento tecnolóxico

Para resolver este obstáculo técnico e satisfacer as necesidades das aplicacións de protección extrema, unha empresa nacional colaborou co equipo do profesor Xia Zhigang na Universidade Téxtil de Wuhan. Abordaron todo o proceso industrial, desde o fiado, a fabricación de fíos, o tecido ata o tinguido:

• 2019: Primeira proposta de fiación de envoltura non destrutiva.

• 2020: Desenvolvemento con éxito do primeiro produto respectuoso coa pel tecido térmico de protección de fibra de basalto.

• 2021: Conseguiuse unha tecnoloxía de debuxo con control de precisión para a fibra de basalto ultrafina empregada en tecidos para roupa.

• 2022: O laboratorio deseñou e fiou con éxito fibras de alta calidade, de baixo par, non destrutivas, totalmente recubertas e de alta proporción. fío fino de fibra de basalto.

• 2023: Funcionamento estable do conxunto industrial completo de procesos e equipos axeitados para a fiación non destrutiva e de cobertura total da fibra de basalto.

• De 2023 até o presente: optimización e mellora continuas de procesos e equipos, toma de pedidos para a produción e desenvolvemento de tecidos protectores de fibra de basalto de alta gama para escenarios de protección extremos.

• 2024: A misión Chang'e-6 despregou con éxito a bandeira nacional chinesa feita de fibra de basalto, desenvolvida pola Universidade Téxtil de Wuhan, na cara oculta da Lúa, o que promoveu aínda máis a atención e a expansión da aplicación de tecidos de protección extrema de basalto.

• 2025: Aero-Engine Corporation of China Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. e o equipo de fiación do académico Xu Weilin na Universidade Téxtil de Wuhan crearon conxuntamente un equipo de innovación da "Era da Fibra de Basalto". O equipo dedícase á investigación en profundidade e á promoción da expansión da aplicación aeroespacial da fibra de basalto en toda a cadea, desde as materias primas ata os produtos téxtiles, abordando as fronteiras internacionais da ciencia espacial e as principais necesidades estratéxicas nacionais.

Innovación e rendemento

Liderado polos profesores Xu Weilin, Xia Zhigang e Tao Guangming, xunto con estudantes de posgrao como Shang Lulu, Xu Ao e Zhang Shiliang, o equipo innovou e mellorou continuamente a tecnoloxía actual. Foron pioneiros na tecnoloxía de "fiado en espiral coaxial", superando innovacións técnicas e de equipamentos clave, como a formación de fíos non destrutiva e de baixo par de torsión e a cobertura estable multinivel.

Conseguiron a produción continua a escala industrial dun fío metaestrutural de basalto (Metayarn), composto orgánico-inorgánico multinivel, respectuoso coa pel e flexible.

• A resistencia do metafío producido aumentou un 27,76 % en comparación co filamento de basalto orixinal.

• O torque residual do fío reduciuse significativamente en comparación con outros fíos comerciais, o que permite o tricô ou o tecido directos en produtos de metafío flexibles e respectuosos coa pel.

Enfrontados a entornos aeroespaciais complexos e extremos, os produtos Metayarn presentan unha excelente adaptabilidade ambiental e estabilidade estrutural:

• A resistencia do produto flexible non diminuíu, senón que aumentou, despois dunha limpeza continua con nitróxeno líquido a 200 °C, aire quente a 300 °C e exposición prolongada a unha forte radiación solar.

• Mantivo a integridade estrutural despois de ser queimado por unha chama a 1300 °C.

• Os produtos de punto de metafío posúen un alongamento á rotura de ata 421%.

• Manteñen unha excelente resistencia á chama e ao lume mesmo por debaixo dos 30%, logrando a función integrada de "conforto e protección".