Penerapan Benang Ultra Halus Basalt Berlapis dan Kainnya dalam Eksplorasi Bulan

03-11-2025

Makalah penelitian berjudul "Metayarn basalt hierarkis untuk tekstil pelindung ergonomis di luar angkasa" diterbitkan dalam jurnal Matter oleh tim Profesor Xia Zhigang dan Akademisi Xu Weilin dari Laboratorium Kunci Nasional Material Tekstil Baru dan Pemrosesan Lanjutan di Universitas Tekstil Wuhan, bekerja sama dengan Profesor Tao Guangming. Kelompok penelitian untuk material tekstil baru dan pemrosesan lanjutan ini pertama kali mengusulkan teknologi pemintalan core-spun "pemintalan lilitan spiral koaksial," yang mengatasi tantangan pemintalan, penenunan, dan aplikasi serat basalt pada skala ultrahalus yang tidak merusak, torsi rendah, berkualitas tinggi, dan berskala besar. Hal ini membuka jalan baru untuk pemrosesan tekstil skala besar, ramah kulit, dan fleksibel dari material serat anorganik dengan kekakuan dan kerapuhan tinggi, memungkinkan produksi massal untuk memenuhi kebutuhan mendesak akan material pelindung berkinerja tinggi untuk menahan lingkungan yang kompleks dan ekstrem di luar angkasa. Dirgantara bidang tersebut. Penulis pertama makalah ini adalah Profesor Xia Zhigang, dan penulis korespondensinya adalah Akademisi Xu Weilin dan Profesor Tao Guangming. Makalah ini terpilih sebagai artikel sampul jurnal.

Penerapan hierarkis benang basal ultrahalus Penggunaan serat basalt dalam eksplorasi bulan merupakan skenario penting untuk migrasi manusia ke luar angkasa di masa depan. Benang basalt ultrahalus berhierarki ini memiliki fleksibilitas, kekuatan tinggi, dan stabilitas yang sangat baik, serta dapat ditenun menjadi kain lembut yang secara efektif menahan radiasi matahari yang kuat dan fluktuasi suhu ekstrem di luar angkasa. Penelitian ini merintis metode baru untuk mengubah serat basalt anorganik yang rapuh menjadi tekstil luar angkasa yang praktis dan ergonomis.

Dalam beberapa tahun terakhir, dengan perkembangan pesat eksplorasi ruang angkasa dalam global dan industri penerbangan komersial, permintaan industri akan Ringan, material yang tahan terhadap lingkungan ekstrem telah meningkat tajam.Serat basalSerat basal, yang berasal dari batuan vulkanik, memiliki keunggulan menonjol seperti biaya rendah, ketahanan suhu tinggi, isolasi termal tinggi, ketahanan radiasi, ketahanan korosi, dan tidak mudah terbakar tanpa asap, sehingga menarik minat untuk digunakan secara kompetitif di berbagai bidang termasuk transportasi kereta api, perlindungan khusus, dan teknik sipil. Namun, kekakuan dan modulusnya yang tinggi membuatnya sangat rentan terhadap patahan getas pada skala ultrahalus; pemintalan torsi tinggi tradisional juga menyebabkan kerusakan serat dan penurunan kekuatan yang tajam, sehingga pencapaian benang berkualitas tinggi yang "tidak merusak, torsi rendah, tertutup sepenuhnya, ramah kulit, dan fleksibel" menjadi masalah "kendala" jangka panjang yang membatasi serat basal untuk memasuki sistem aplikasi tekstil.

Garis Waktu Pengembangan Teknologi

Untuk mengatasi kendala teknis ini dan memenuhi kebutuhan aplikasi perlindungan ekstrem, sebuah perusahaan dalam negeri berkolaborasi dengan tim Profesor Xia Zhigang di Universitas Tekstil Wuhan. Mereka menangani seluruh proses industri, mulai dari pemintalan, pembuatan benang, penenunan, hingga pewarnaan:

2019: Pertama kali diusulkan metode pemintalan pembungkus non-destruktif.
2020: Berhasil mengembangkan produk ramah kulit pertama kain pelindung termal serat basal.
2021: Berhasil meraih teknologi penarikan serat ultrahalus yang dikontrol secara presisi untuk digunakan dalam kain pakaian.
2022: Laboratorium berhasil mendesain dan memintal benang berkualitas tinggi, torsi rendah, tidak merusak, tertutup sepenuhnya, dan proporsi tinggi. benang halus serat basal.
2023: Pengoperasian stabil dari rangkaian lengkap proses dan peralatan industri yang sesuai untuk pemintalan serat basal secara non-destruktif dan menyeluruh.
2023 hingga Sekarang: Optimalisasi dan peningkatan berkelanjutan terhadap proses dan peralatan, menerima pesanan produksi, dan mengembangkan kain pelindung serat basal kelas atas untuk skenario perlindungan ekstrem.
2024: Bendera nasional Tiongkok yang terbuat dari serat basal, yang dikembangkan oleh Universitas Tekstil Wuhan, berhasil dikibarkan di sisi jauh Bulan oleh misi Chang'e-6, yang semakin meningkatkan perhatian dan perluasan aplikasi kain pelindung ekstrem berbahan basal.
2025: Sebuah tim inovasi "Era Serat Basalt" didirikan bersama oleh Aero-Engine Corporation of China Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. dan tim pemintalan Akademisi Xu Weilin di Universitas Tekstil Wuhan. Tim ini didedikasikan untuk penelitian mendalam dan promosi perluasan aplikasi kedirgantaraan serat basalt secara menyeluruh, dari bahan baku hingga produk tekstil, untuk menjawab tantangan ilmu ruang angkasa internasional dan kebutuhan strategis nasional utama.

Inovasi dan Kinerja

Dipimpin oleh Profesor Xu Weilin, Xia Zhigang, dan Tao Guangming, bersama dengan mahasiswa pascasarjana seperti Shang Lulu, Xu Ao, dan Zhang Shiliang, tim tersebut terus berinovasi dan meningkatkan teknologi yang ada. Mereka mempelopori teknologi "pemintalan lilitan spiral koaksial", mengatasi inovasi teknis dan peralatan utama seperti pembentukan benang non-destruktif dan torsi rendah serta cakupan stabil multi-level.

Mereka berhasil mencapai produksi skala industri berkelanjutan dari benang meta-struktur basal fleksibel, ramah kulit, dan komposit organik-anorganik multi-level (Metayarn).

Kekuatan Metayarn yang dihasilkan meningkat sebesar 27,76% dibandingkan dengan filamen basal asli.
Torsi sisa benang berkurang secara signifikan dibandingkan dengan benang komersial lainnya, sehingga memungkinkan untuk dirajut atau ditenun langsung menjadi produk Metayarn yang ramah kulit dan fleksibel.

Dalam menghadapi lingkungan kedirgantaraan yang kompleks dan ekstrem, produk Metayarn menunjukkan kemampuan adaptasi lingkungan dan stabilitas struktural yang luar biasa:

Kekuatan produk fleksibel tersebut tidak menurun, melainkan malah meningkat., setelah terus-menerus dibilas dengan nitrogen cair pada suhu 200°C, udara panas pada suhu 300°C, dan terpapar radiasi matahari yang kuat dalam waktu lama.
Struktur bangunan tersebut tetap utuh setelah hangus terbakar oleh api bersuhu 1300°C.
Produk rajutan metayarn memiliki elongasi putus hingga $421\%$ .
Mereka mempertahankan ketahanan api dan daya tahan terhadap kebakaran yang sangat baik bahkan di bawah suhu 30 derajat Celcius. $30\%$ , mewujudkan fungsi terpadu "kenyamanan dan perlindungan."