Primjena slojevitih bazaltnih ultra-finih pređa i njihovih tkanina u istraživanju Mjeseca

Istraživački rad pod naslovom "Hijerarhijska bazaltna metapređa za ergonomske zaštitne prostorne tekstile" objavljen je u časopisu Matter od strane tima profesora Xia Zhiganga i akademika Xu Weilina iz Nacionalnog ključnog laboratorija za nove tekstilne materijale i naprednu obradu na Tekstilnom sveučilištu Wuhan, u suradnji s profesorom Tao Guangmingom. Ova istraživačka grupa za nove tekstilne materijale i naprednu obradu prva je predložila tehnologiju predenja s jezgrom "koaksijalno spiralno omotavanje", koja se bavi izazovima nerazornog, visokokvalitetnog i velikorazmjernog predenja, tkanja i primjene bazaltnih vlakana na ultrafinoj skali. To otvara novi put za velikorazmjernu, koži prijaznu i fleksibilnu tekstilnu obradu anorganskih vlaknastih materijala visoke krutosti i visoke krhkosti, omogućujući masovnu proizvodnju kako bi se zadovoljila hitna potreba za visokoučinkovitim zaštitnim materijalima koji će izdržati složena i ekstremna okruženja u... Zrakoplovstvo polje. Prvi autor rada je profesor Xia Zhigang, a korespondirajući autori su akademik Xu Weilin i profesor Tao Guangming. Rad je odabran kao naslovnica časopisa.

Primjena hijerarhijskog ultrafine bazaltne pređe ...i njegove tkanine u istraživanju Mjeseca ključni su scenarij za buduće ljudske migracije u svemir. Ova hijerarhijska ultrafina bazaltna pređa odlikuje se fleksibilnošću, visokom čvrstoćom i izvrsnom stabilnošću te se može utkati u mekane tkanine koje učinkovito odolijevaju jakom sunčevom zračenju i ekstremnim temperaturnim fluktuacijama u svemiru. Ovo istraživanje predstavlja pionirski korak u novoj metodi za transformaciju krhkih anorganskih bazaltnih vlakana u praktične, ergonomski zaštitne svemirske tekstile.

Posljednjih godina, s brzim razvojem globalnog istraživanja dubokog svemira i komercijalnog zrakoplovstva, potražnja industrije za Lagana, materijali otporni na ekstremne uvjete okoline naglo su se povećali.Bazaltna vlakna, dobivena iz vulkanske stijene, posjeduje istaknute prednosti poput niske cijene, otpornosti na visoke temperature, visoke toplinske izolacije, otpornosti na zračenje, otpornosti na koroziju i nezapaljivosti bez dima, što privlači konkurentsku primjenu u više područja, uključujući željeznički prijevoz, posebnu zaštitu i građevinarstvo. Međutim, njegova inherentna visoka krutost i visoki modul čine ga vrlo osjetljivim na krhki lom na ultrafinoj skali; tradicionalno predenje s visokim okretnim momentom također uzrokuje oštećenje vlakana i nagli pad čvrstoće, što rezultira postizanjem "nerazorne, niskotemperaturne, potpuno prekrivene, koži prijazne i fleksibilne" visokokvalitetne pređe koja postaje dugoročni problem "uskog grla" koji ograničava ulazak bazaltnih vlakana u sustav tekstilne primjene.

Vremenska crta razvoja tehnologije

Kako bi riješili ovo tehničko usko grlo i zadovoljili potrebe ekstremnih zaštitnih primjena, domaća tvrtka surađivala je s timom profesora Xia Zhiganga na Tekstilnom sveučilištu u Wuhanu. Obradili su cijeli industrijski proces, od predenja, izrade pređe, tkanja do bojenja:

• 2019: Prvi predloženi postupak nerazornog omatanja.

• 2020: Uspješno razvijen prvi proizvod prilagođen koži Termo zaštitna tkanina od bazaltnih vlakana.

• 2021: Postignuta je precizno kontrolirana tehnologija crtanja ultrafinih bazaltnih vlakana koja se koriste u tkaninama za odjeću.

• 2022.: Laboratorij je uspješno projektirao i zavrtio visokokvalitetnu, nerazornu, potpuno pokrivenu, visokoudjelnu cijev s niskim okretnim momentom fina pređa od bazaltnih vlakana.

• 2023: Stabilan rad kompletnog industrijskog seta procesa i opreme pogodnog za nerazorno, potpuno pokriveno predenje bazaltnih vlakana.

• 2023. do danas: Kontinuirana optimizacija i poboljšanje procesa i opreme, primanje narudžbi za proizvodnju i razvoj vrhunskih zaštitnih tkanina od bazaltnih vlakana za ekstremne scenarije zaštite.

• 2024.: Kineska nacionalna zastava izrađena od bazaltnih vlakana, koju je razvilo Tekstilno sveučilište u Wuhanu, uspješno je razvijena na suprotnoj strani Mjeseca od strane misije Chang'e-6, dodatno potičući pozornost i širenje primjene ekstremnih zaštitnih tkanina od bazalta.

• 2025.: Inovacijski tim "Era bazaltnih vlakana" zajednički su osnovali Aero-Engine Corporation of China Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. i tim za predenje akademika Xu Weilina na Tekstilnom sveučilištu Wuhan. Tim je posvećen dubinskom istraživanju i promociji širenja primjene bazaltnih vlakana u cijelom zrakoplovnom lancu, od sirovina do tekstilnih proizvoda, rješavajući međunarodne granice svemirske znanosti i glavne nacionalne strateške potrebe.

Inovacija i performanse

Predvođeni profesorima Xu Weilinom, Xia Zhigangom i Tao Guangmingom, zajedno s diplomskim studentima poput Shang Lulua, Xu Aoa i Zhang Shilianga, tim je kontinuirano inovirao i poboljšavao postojeću tehnologiju. Bili su pioniri tehnologije "koaksijalnog spiralnog omotavanja", prevladavajući ključne tehničke i inovacije opreme poput nerazornog formiranja pređe s niskim okretnim momentom i višeslojnog stabilnog pokrivanja.

Postigli su kontinuiranu proizvodnju višeslojne, organsko-anorganske kompozitne, koži prijazne, fleksibilne bazaltne metastrukturne pređe (Metayarn) u industrijskim razmjerima.

• Čvrstoća proizvedene Meta pređe povećala se za 27,76% u usporedbi s originalnim bazaltnim filamentom.

• Preostali moment pređe značajno je smanjen u usporedbi s drugim komercijalnim pređama, što omogućuje izravno pletenje ili tkanje u fleksibilne Metayarn proizvode prilagođene koži.

Suočeni sa složenim i ekstremnim svemirskim okruženjima, proizvodi Metayarn pokazuju izvanrednu prilagodljivost okolišu i strukturnu stabilnost:

• Čvrstoća fleksibilnog proizvoda nije se smanjila, već se povećala, nakon kontinuiranog ispiranja tekućim dušikom na 200°C, vrućim zrakom na 300°C i dugotrajnog izlaganja jakom sunčevom zračenju.

• Očuvao je strukturni integritet nakon što ga je opečao plamen temperature 1300°C.

• Pleteni proizvodi od metapređe imaju prekidno istezanje do 421%.

• Održavaju izvrsnu otpornost na plamen i vatru čak i ispod 30%, postižući integriranu funkciju "udobnosti i zaštite".