चंद्र अन्वेषण में परतदार बेसाल्ट अति-सूक्ष्म धागों और उनके वस्त्रों का अनुप्रयोग

वुहान टेक्सटाइल यूनिवर्सिटी के नेशनल की लेबोरेटरी ऑफ न्यू टेक्सटाइल मैटेरियल्स एंड एडवांस्ड प्रोसेसिंग के प्रोफेसर ज़िया ज़िगांग और शिक्षाविद जू वेइलिन की टीम द्वारा प्रोफेसर ताओ गुआंगमिंग के सहयोग से तैयार किए गए शोध पत्र "एर्गोनोमिक प्रोटेक्टिव स्पेस टेक्सटाइल्स के लिए पदानुक्रमित बेसाल्ट मेटायार्न" को जर्नल मैटर में प्रकाशित किया गया है। नए वस्त्र सामग्री और उन्नत प्रसंस्करण के लिए इस शोध समूह ने पहली बार कोर-स्पन स्पिनिंग तकनीक "कोएक्सियल स्पाइरल रैप स्पिनिंग" का प्रस्ताव दिया है, जो अल्ट्राफाइन स्केल पर बेसाल्ट फाइबर की गैर-विनाशकारी, कम टॉर्क, उच्च गुणवत्ता और बड़े पैमाने पर कताई, बुनाई और अनुप्रयोग की चुनौतियों का समाधान करती है। यह उच्च कठोरता और उच्च भंगुरता वाले अकार्बनिक फाइबर सामग्रियों के बड़े पैमाने पर, त्वचा के अनुकूल और लचीले वस्त्र प्रसंस्करण के लिए एक नया मार्ग खोलता है, जिससे जटिल और चरम वातावरणों का सामना करने के लिए उच्च-प्रदर्शन सुरक्षात्मक सामग्रियों की तत्काल आवश्यकता को पूरा करने के लिए बड़े पैमाने पर उत्पादन संभव हो पाता है। एयरोस्पेस इस शोध पत्र के प्रथम लेखक प्रोफेसर ज़िया ज़िगांग हैं, और संबंधित लेखक शिक्षाविद जू वेइलिन और प्रोफेसर ताओ गुआंगमिंग हैं। इस शोध पत्र को पत्रिका के कवर लेख के रूप में चुना गया था।

पदानुक्रमिक अनुप्रयोग बेसाल्ट अल्ट्राफाइन यार्न चंद्र अन्वेषण में इसके वस्त्रों का उपयोग भविष्य में मानव अंतरिक्ष प्रवास के लिए एक महत्वपूर्ण परिदृश्य है। यह पदानुक्रमित बेसाल्ट अतिसूक्ष्म धागा लचीलापन, उच्च शक्ति और उत्कृष्ट स्थिरता प्रदान करता है, और इसे ऐसे मुलायम वस्त्रों में बुना जा सकता है जो अंतरिक्ष में तीव्र सौर विकिरण और अत्यधिक तापमान में उतार-चढ़ाव का प्रभावी ढंग से प्रतिरोध करते हैं। यह शोध भंगुर अकार्बनिक बेसाल्ट फाइबर को व्यावहारिक, एर्गोनोमिक रूप से सुरक्षात्मक अंतरिक्ष वस्त्रों में परिवर्तित करने की एक नई विधि का आविष्कार करता है।

हाल के वर्षों में, वैश्विक गहरे अंतरिक्ष अन्वेषण और वाणिज्यिक एयरोस्पेस के तीव्र विकास के साथ, उद्योग की मांग में वृद्धि हुई है। लाइटवेटअत्यधिक पर्यावरणीय परिस्थितियों के प्रति प्रतिरोधी सामग्रियों की मांग में तेजी से वृद्धि हुई है।बेसाल्ट फाइबरज्वालामुखी चट्टान से प्राप्त बेसाल्ट फाइबर में कम लागत, उच्च तापमान प्रतिरोध, उच्च तापीय इन्सुलेशन, विकिरण प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और धुआं रहित गैर-ज्वलनशीलता जैसे प्रमुख गुण होते हैं, जो रेल परिवहन, विशेष सुरक्षा और सिविल इंजीनियरिंग सहित कई क्षेत्रों में इसकी प्रतिस्पर्धी तैनाती को आकर्षित करते हैं। हालांकि, इसकी अंतर्निहित उच्च कठोरता और उच्च मापांक इसे अतिसूक्ष्म स्तर पर भंगुर विखंडन के प्रति अत्यधिक संवेदनशील बनाते हैं; पारंपरिक उच्च-टॉर्क कताई से भी फाइबर को नुकसान होता है और इसकी मजबूती में तेजी से गिरावट आती है, जिसके परिणामस्वरूप "गैर-विनाशकारी, कम-टॉर्क, पूर्ण रूप से ढका हुआ, त्वचा के अनुकूल और लचीला" उच्च-गुणवत्ता वाला धागा प्राप्त करना एक दीर्घकालिक "अड़चन" बन गया है जो वस्त्र अनुप्रयोग प्रणाली में इसके प्रवेश को सीमित करता है।

प्रौद्योगिकी विकास समयरेखा

इस तकनीकी अड़चन को दूर करने और अत्यधिक सुरक्षा संबंधी अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, एक घरेलू कंपनी ने वुहान टेक्सटाइल यूनिवर्सिटी में प्रोफेसर ज़िया ज़िगांग की टीम के साथ सहयोग किया। उन्होंने कताई, धागा बनाने, बुनाई से लेकर रंगाई तक की पूरी औद्योगिक प्रक्रिया को संभाला।

• 2019: पहली बार गैर-विनाशकारी रैपिंग स्पिनिंग का प्रस्ताव रखा गया।

• 2020: त्वचा के अनुकूल पहला उत्पाद सफलतापूर्वक विकसित किया। बेसाल्ट फाइबर थर्मल सुरक्षात्मक कपड़ा.

• 2021: परिधानों में प्रयुक्त अतिसूक्ष्म बेसाल्ट फाइबर के लिए परिशुद्धता-नियंत्रित ड्राइंग तकनीक हासिल की।

• 2022: प्रयोगशाला ने उच्च गुणवत्ता वाले, कम टॉर्क वाले, गैर-विनाशकारी, पूरी तरह से ढके हुए, उच्च अनुपात वाले उत्पाद को सफलतापूर्वक डिजाइन और स्पिन किया। बेसाल्ट फाइबर महीन धागा.

• 2023: बेसाल्ट फाइबर की गैर-विनाशकारी, पूर्ण-कवरेज कताई के लिए उपयुक्त प्रक्रियाओं और उपकरणों के संपूर्ण औद्योगिक सेट का स्थिर संचालन।

• 2023 से वर्तमान तक: प्रक्रियाओं और उपकरणों का निरंतर अनुकूलन और सुधार, उत्पादन के लिए ऑर्डर लेना और अत्यधिक सुरक्षा परिदृश्यों के लिए उच्च-स्तरीय बेसाल्ट फाइबर सुरक्षात्मक कपड़े विकसित करना।

• 2024: वुहान टेक्सटाइल यूनिवर्सिटी द्वारा विकसित बेसाल्ट फाइबर से बना चीनी राष्ट्रीय ध्वज, चांग'ई-6 मिशन द्वारा चंद्रमा के सुदूर भाग पर सफलतापूर्वक फहराया गया, जिससे बेसाल्ट से बने अत्यंत सुरक्षात्मक कपड़ों पर ध्यान और इसके अनुप्रयोग के विस्तार को और बढ़ावा मिला।

• 2025: एयरो-इंजन कॉर्पोरेशन ऑफ चाइना हैंग्यू लाइफ सपोर्ट इक्विपमेंट कंपनी लिमिटेड और वुहान टेक्सटाइल यूनिवर्सिटी के शिक्षाविद जू वेइलिन की कताई टीम द्वारा संयुक्त रूप से "बेसाल्ट फाइबर युग" नामक एक नवाचार टीम की स्थापना की गई। यह टीम कच्चे माल से लेकर वस्त्र उत्पादों तक, बेसाल्ट फाइबर के संपूर्ण एयरोस्पेस अनुप्रयोग विस्तार के गहन शोध और प्रचार के लिए समर्पित है, जो अंतरराष्ट्रीय अंतरिक्ष विज्ञान के क्षेत्र में अग्रणी क्षेत्रों और प्रमुख राष्ट्रीय रणनीतिक आवश्यकताओं को पूरा करती है।

नवाचार और प्रदर्शन

प्रोफेसर जू वेइलिन, शिया झिगांग और ताओ गुआंगमिंग के नेतृत्व में, शांग लुलु, जू आओ और झांग शिलियांग जैसे स्नातकोत्तर छात्रों के साथ मिलकर, टीम ने मौजूदा तकनीक में लगातार नवाचार और सुधार किया। उन्होंने "कोएक्सियल स्पाइरल रैप स्पिनिंग" तकनीक का आविष्कार किया, जिसमें गैर-विनाशकारी, कम टॉर्क वाली यार्न निर्माण और बहु-स्तरीय स्थिर कवरेज जैसी प्रमुख तकनीकी और उपकरण संबंधी नवाचारों को पार किया गया।

उन्होंने बहुस्तरीय, कार्बनिक-अकार्बनिक मिश्रित, त्वचा के अनुकूल, लचीले बेसाल्ट मेटा-स्ट्रक्चरल यार्न (मेटायार्न) का औद्योगिक पैमाने पर निरंतर उत्पादन हासिल किया।

• निर्मित मेटायार्न की मजबूती मूल बेसाल्ट तंतु की तुलना में 27.76% बढ़ गई।

• अन्य व्यावसायिक धागों की तुलना में इस धागे का अवशिष्ट टॉर्क काफी कम हो गया था, जिससे त्वचा के अनुकूल और लचीले मेटायार्न उत्पादों में सीधे बुनाई या बुनाई करना संभव हो गया।

जटिल और चरम एयरोस्पेस वातावरणों का सामना करते हुए, मेटायार्न उत्पाद उत्कृष्ट पर्यावरणीय अनुकूलनशीलता और संरचनात्मक स्थिरता प्रदर्शित करते हैं:

• लचीले उत्पाद की मजबूती में कमी नहीं आई, बल्कि वह बढ़ गई।, 200 डिग्री सेल्सियस पर तरल नाइट्रोजन, 300 डिग्री सेल्सियस पर गर्म हवा से लगातार फ्लश करने और तीव्र सौर विकिरण के लंबे समय तक संपर्क में रहने के बाद।

• 1300 डिग्री सेल्सियस की भीषण लौ से झुलसने के बाद भी इसकी संरचनात्मक अखंडता बरकरार रही।

• मेटायार्न बुनाई उत्पादों में टूटने पर अधिकतम खिंचाव होता है। 421%.

• ये 30 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान पर भी उत्कृष्ट ज्वाला मंदता और अग्निरोधकता बनाए रखते हैं।%जिससे "आराम और सुरक्षा" का एकीकृत कार्य पूरा हो सके।