પૃથ્વીથી ચંદ્ર સુધી ચીનની બેસાલ્ટ ફાઇબર ટેકનોલોજી એરોસ્પેસ લાઇટ-વેઇટિંગને કેવી રીતે ફરીથી વ્યાખ્યાયિત કરી રહી છે

વધતી માંગની પૃષ્ઠભૂમિ સામે હલકો, એરોસ્પેસ ક્ષેત્રમાં ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રતિરોધક સામગ્રી, ચીનનીબેસાલ્ટ ફાઇબરઉદ્યોગે માઇક્રોન-સ્કેલ અલ્ટ્રા-ફાઇન ફાઇબર માટે મોટા પાયે ઉત્પાદન ટેકનોલોજીમાં સફળતા હાંસલ કરી છે, જેમાં પ્રદર્શન સૂચકાંકો એરોસ્પેસ ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચરની જરૂરિયાતો સાથે ખૂબ જ સુસંગત છે. આ ઊંડા અવકાશ સંશોધન, અવકાશયાન સુરક્ષા અને ચંદ્ર આધાર માટે વિક્ષેપકારક ઉકેલો પૂરા પાડે છે. બાંધકામ.

I. ટેકનોલોજીકલ સફળતાઓ: માઇક્રોન-સ્કેલ અલ્ટ્રા-ફાઇન ફાઇબરનું મોટા પાયે ઉત્પાદન અને પ્રદર્શન લીપ

બેસાલ્ટ ફાઇબર ૧૪૫૦-૧૫૦૦℃ પર ઉચ્ચ-તાપમાન ગલન અને દોરવા દ્વારા કુદરતી બેસાલ્ટ ઓરમાંથી બનાવવામાં આવે છે. મુખ્ય તકનીકી સફળતાઓ ત્રણ પાસાઓમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે:

1. અલ્ટ્રા-ફાઇન ફાઇબરની સ્થિર માસ ઉત્પાદન ટેકનોલોજી
નવીન સ્પિનરેટ ડિઝાઇન: ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ ટ્રેપેઝોઇડલ આંતરિક પોલાણ અને વિતરિત ચોક્કસ તાપમાન નિયંત્રણ (ભૂલ ±2℃) દ્વારા, સપાટી સુધારણા ટેકનોલોજી: હાઇડ્રોક્સાપેટાઇટ (HA) કોટિંગ અને માઇક્રો-નેનો સ્ટ્રક્ચર એચિંગનો ઉપયોગ રેસાને બાયોકોમ્પેટિબિલિટી અને બાયોમિમેટિક ઓસ્ટિઓઇન્ટિગ્રેશન ક્ષમતાઓ આપવા માટે થાય છે. તે જ સમયે, સિલિકોન રેઝિન ગર્ભાધાન કાટ પ્રતિકાર સુધારે છે, pH 2-12 સોલ્યુશનમાં 90% થી વધુનો મજબૂતાઈ જાળવી રાખે છે.

2. આત્યંતિક વાતાવરણમાં પ્રદર્શન ફાયદા
ઉચ્ચ અને નીચા તાપમાન પ્રતિકાર: લાંબા ગાળાની ઓપરેટિંગ તાપમાન શ્રેણી -269℃ થી 700℃ સુધી આવરી લે છે, અને તે 1200℃ ના તાત્કાલિક ઊંચા તાપમાનનો સામનો કરી શકે છે (જેમ કે ચોંગકિંગ ઝિડુ દ્વારા વિકસિત કમ્પોઝિટ ફીલ). 700℃ પર 1000 કલાકના સંપર્ક પછી, તાકાત હજુ પણ તેના મૂળ મૂલ્યના 85% જાળવી રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, બેસાલ્ટ ફાઇબર ચાંગ'ઇ-6 દ્વારા ચંદ્રની સપાટી પર રાષ્ટ્રીય ધ્વજમાં ઉપયોગમાં લેવાયેલ, ચંદ્રની દૂરની બાજુએ -180℃ થી 150℃ ના આત્યંતિક તાપમાન તફાવત હેઠળ માળખાકીય સ્થિરતા જાળવી રાખે છે. ઉચ્ચ શક્તિ અને હલકો: તાણ શક્તિ 3500-4800 MPa (સ્ટીલના 250-800 MPa કરતાં ઘણી વધારે) સુધી પહોંચે છે, અને ઘનતા ફક્ત 2.6-2.8 g/cm³ (સ્ટીલનો આશરે 1/3 ભાગ) છે, જે "સ્ટીલ કરતાં મજબૂત, એલ્યુમિનિયમ કરતાં હળવા" નું પ્રદર્શન સંયોજન પ્રાપ્ત કરે છે. ચોક્કસ પ્રકારના અવકાશયાન માળખાકીય ઘટકમાં બેસાલ્ટ ફાઇબર સંયુક્ત સામગ્રીનો ઉપયોગ કર્યા પછી, વજન 50% ઘટ્યું હતું, અને અસર પ્રતિકાર 30% વધ્યો હતો.

3. બુદ્ધિશાળી ઉત્પાદન પ્રણાલીનું નિર્માણ
ડિજિટલ ટ્વીન અને AI ઑપ્ટિમાઇઝેશન: ફાઇબર ઓપ્ટિક સેન્સર દ્વારા મેલ્ટ સ્નિગ્ધતા અને ફાઇબર વ્યાસ જેવા પરિમાણોનું રીઅલ-ટાઇમ મોનિટરિંગ, AI અલ્ગોરિધમ્સ સાથે મળીને સાધનોની નિષ્ફળતા (ચોકસાઈ >95%) ની આગાહી કરવાથી, ઉત્પાદન ઉપજ 98% થી વધુ વધે છે. ઉદાહરણ તરીકે, હુઇર્જી દ્વારા વિકસિત ઓનલાઈન ડિટેક્શન ડિવાઇસ અલ્ટ્રા-ફાઇન ફાઇબર વ્યાસનું રીઅલ-ટાઇમ નિયંત્રણ પ્રાપ્ત કરે છે, જેના પરિણામે ઉત્પાદન સુસંગતતા આંતરરાષ્ટ્રીય ઉચ્ચ-સ્તર સ્તર સુધી પહોંચે છે.
ગ્રીન મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયા: AI ઓર સોર્ટિંગ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને, લાયક ઓરનું પ્રમાણ 30% થી વધીને 65% થયું, કાચા માલના ખર્ચમાં 25% ઘટાડો થયો, અને યુનિટ ઉર્જા વપરાશમાં 40% ઘટાડો થયો, જ્યારે ટેઇલિંગ્સનું 100% રિસાયક્લિંગ પ્રાપ્ત થયું.

II. એરોસ્પેસ એપ્લિકેશન્સ: ઊંડા અવકાશ સંશોધનથી ચંદ્ર પાયા સુધીના તમામ દૃશ્યોને આવરી લે છે

"ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર, કિરણોત્સર્ગ પ્રતિકાર અને મજબૂત ડિઝાઇન સુગમતા" ની તેની લાક્ષણિકતાઓને કારણે, બેસાલ્ટ ફાઇબરે એરોસ્પેસ ક્ષેત્રમાં બહુ-પરિમાણીય સફળતા પ્રાપ્ત કરી છે:

૧. અવકાશયાન થર્મલ પ્રોટેક્શન સિસ્ટમ
વાતાવરણીય પુનઃપ્રવેશ સુરક્ષા: બેસાલ્ટ ફાઇબર રિનર્સ્ડ સિરામિક મેટ્રિક્સ કમ્પોઝીટ (C/SiC) નો ઉપયોગ રિટર્ન કેપ્સ્યુલના હીટ શિલ્ડમાં થાય છે, જે 1600℃ ના ઊંચા તાપમાનનો સામનો કરવા સક્ષમ છે, પરંપરાગત કાર્બન-કાર્બન સામગ્રીની તુલનામાં વજનમાં 20% ઘટાડો કરે છે અને થર્મલ વાહકતામાં 30% ઘટાડો કરે છે. ચોક્કસ પ્રકારના રિટર્ન કેપ્સ્યુલમાં આ સામગ્રીનો ઉપયોગ કર્યા પછી, કેપ્સ્યુલની અંદર તાપમાનમાં વધઘટ ±5℃ ની અંદર નિયંત્રિત કરવામાં આવી હતી.
એક્સ્ટ્રીમ એન્વાયર્નમેન્ટ ઇન્સ્યુલેશન: ચાંગ'ઇ 6 લેન્ડર કેપ્સ્યુલનું થર્મલ ઇન્સ્યુલેશન સ્તર બેસાલ્ટ ફાઇબર ફીલ્ટનો ઉપયોગ કરે છે, જે ચંદ્રની સપાટી (127℃) પર સીધા સૂર્યપ્રકાશ અને છાંયડાવાળી બાજુ (-183℃) વચ્ચે તાપમાન તફાવત ટ્રાન્સમિશનને અસરકારક રીતે અવરોધે છે, જે કેપ્સ્યુલની અંદરના ઉપકરણોની તાપમાન સ્થિરતામાં 40% સુધારો કરે છે.

2. અવકાશયાનની રચનાઓ અને ઘટકો
હળવા વજનના માળખાકીય ઘટકો: બેસાલ્ટ ફાઇબર/ઇપોક્સી રેઝિન કમ્પોઝીટનો ઉપયોગ સેટેલાઇટ બ્રેકેટ અને સોલાર પેનલ ફ્રેમમાં થાય છે. માત્ર 1.8 ગ્રામ/સેમી³ ની ઘનતા સાથે, તેઓ એલ્યુમિનિયમ એલોયની તુલનામાં વજનમાં 40% ઘટાડો કરે છે, જ્યારે થાકનું જીવન બમણા કરતા વધુ લંબાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને ચોક્કસ સંચાર ઉપગ્રહે તેનું કુલ વજન 120 કિલો ઘટાડ્યું, જેનાથી પ્રક્ષેપણ ખર્ચ 15% ઓછો થયો.
ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રતિરોધક ઘટકો: બેસાલ્ટ ફાઇબર-રિઇનફોર્સ્ડ નિકલ-આધારિત એલોયનો ઉપયોગ ટર્બોફેન એન્જિન ટર્બાઇન બ્લેડમાં થાય છે, જે ઓપરેટિંગ તાપમાનમાં 150°C વધારો કરે છે, ઇંધણ કાર્યક્ષમતામાં 3% સુધારો કરે છે અને બ્લેડનું જીવન 20% વધારે છે. રશિયન સંશોધન ટીમે બેસાલ્ટ પ્લાસ્ટિક પાઈપો વિકસાવી છે, જે સમાન દિવાલ જાડાઈ પર એલ્યુમિનિયમ એલોય કરતાં બે ક્રમ ઓછા અક્ષીય વિસ્થાપન દર્શાવે છે, જે તેમને રોકેટ ઇંધણ વિતરણ પ્રણાલીઓ માટે યોગ્ય બનાવે છે.

૩. ઊંડા અવકાશ સંશોધન અને ચંદ્ર આધાર બાંધકામ
ચંદ્ર સપાટી પર ઇન-સીટુ ઉત્પાદન: ચીની સંશોધન ટીમોએ બેસાલ્ટ રેસા ઉત્પન્ન કરવા માટે ચંદ્ર માટીની રચનાનું અનુકરણ કર્યું છે અને સ્વચાલિત ફાઇબર ઉત્પાદન ઉપકરણો વિકસાવ્યા છે. આનાથી સ્થાનિક સંસાધનોનો ઉપયોગ કરીને ચંદ્ર સપાટી પર મકાન સામગ્રી (જેમ કે પ્લેટો અને પાઈપો) નું ઉત્પાદન શક્ય બને છે, જે પૃથ્વી પરથી સામગ્રીના પરિવહનની તુલનામાં પરિવહન ખર્ચમાં 90% ઘટાડો કરે છે. ચાંગ'ઇ 6 પર ચીની ધ્વજમાં ઉપયોગમાં લેવાતા બેસાલ્ટ ફાઇબરની રચના ચંદ્ર માટી સાથે 85% સમાનતા ધરાવે છે, જે ભવિષ્યના ચંદ્ર બાંધકામ માટે સામગ્રી માન્યતા પ્રદાન કરે છે.
સ્પેસસુટ અને લાઇફ સપોર્ટ: બેસાલ્ટ ફાઇબર ગૂંથેલી સ્લીવ્ઝ સ્પેસસુટના થર્મલ પ્રોટેક્શન લેયરમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે, જે -૧૯૬°C પ્રવાહી ઓક્સિજન વાતાવરણ અને પીગળેલા ધાતુના છાંટા સામે ટકી રહે છે. સંયુક્ત એલ્યુમિનિયમ ફોઇલ લેયરથી સજ્જ, તેઓ રેડિયેશન કવચ પૂરું પાડે છે, ૯૯% કોસ્મિક કિરણોને અવરોધે છે. આ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને ચોક્કસ પ્રાયોગિક સ્પેસસુટથી તેનું કુલ વજન ૧૮ કિલો ઘટ્યું અને ગતિશીલતામાં ૨૫% સુધારો થયો.

III. "પથ્થરને સોનામાં ફેરવવા" થી "તારા અને સમુદ્ર" સુધી, બેસાલ્ટ નવી સામગ્રી એરોસ્પેસ ક્રાંતિનું નેતૃત્વ કરે છે.

હજાર ટન-સ્કેલ માઇક્રોન-કદના અલ્ટ્રા-ફાઇન બેસાલ્ટ ફાઇબરના મોટા પાયે ઉત્પાદન ટેકનોલોજીમાં ચીનની સફળતા માત્ર મારા દેશને વૈશ્વિક ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ફાઇબર ક્ષેત્રમાં "અનુસરણ" થી "અગ્રણી" તરફની છલાંગ જ નહીં, પણ ઊંડા અવકાશ સંશોધન, ચંદ્ર આધાર બાંધકામ અને આગામી પેઢીના અવકાશયાનના રક્ષણ માટે અનિવાર્ય મૂળભૂત સમર્થન પણ પૂરું પાડે છે. આ "લીલો પથ્થર", પૃથ્વીની અંદર ઊંડાણમાંથી ઉદ્ભવેલો અને અત્યંત ઊંચા તાપમાને બનાવટી, એરોસ્પેસ ઉત્પાદનના ખર્ચ અને કાર્યક્ષમતાના તર્કને તેના અસાધારણ ગુણધર્મો સાથે ફરીથી લખી રહ્યો છે: સ્ટીલ કરતાં મજબૂત, એલ્યુમિનિયમ કરતાં હળવો અને ભારે તાપમાનના ફેરફારો સામે પ્રતિરોધક.