Notkun lagskiptra basalt-úrfínna garna og efna þeirra í tunglkönnun

2025-11-03

Rannsóknargreinin „Hierarchical basalt metayarn for ergonomic protective space textiles“ var birt í tímaritinu Matter af teymi prófessors Xia Zhigang og fræðimannsins Xu Weilin frá National Key Laboratory of New Textile Materials and Advanced Processing við Wuhan Textile University, í samstarfi við prófessor Tao Guangming. Þessi rannsóknarhópur, sem sérhæfir sig í nýjum textílefnum og háþróaðri vinnslu, lagði fyrst til kjarnaspunna spunatæknina „coax spiral wrap spinning“, sem tekur á áskorunum sem fylgja óskemmandi, lágt tog, hágæða og stórfelldri spuna, vefnaði og notkun basalttrefja á mjög fíngerðum skala. Þetta opnar nýja leið fyrir stórfellda, húðvæna og sveigjanlega textílvinnslu á mjög stífum og mjög brothættum ólífrænum trefjaefnum, sem gerir kleift að framleiða fjölda til að mæta brýnni þörf fyrir afkastamikil verndarefni til að þola flókin og öfgafull umhverfi í... Flug- og geimferðafræði svið. Fyrsti höfundur greinarinnar er prófessor Xia Zhigang, og samsvarandi höfundar eru fræðimaðurinn Xu Weilin og prófessor Tao Guangming. Greinin var valin sem forsíðugrein í tímaritinu.

Beiting stigveldis fínt basaltgarn og efniviður þess í tunglkönnun er mikilvægur þáttur í framtíðar geimferðum manna. Þetta stigskipta, fíngerða basaltþráður er sveigjanlegur, hefur mikinn styrk og framúrskarandi stöðugleika og er hægt að ofa hann í mjúk efni sem standast á áhrifaríkan hátt sterka sólargeislun og miklar hitasveiflur í geimnum. Þessi rannsókn er brautryðjandi í nýrri aðferð til að umbreyta brothættum ólífrænum basaltþráðum í hagnýtan, vinnuvistfræðilega verndandi geimtextíl.

Á undanförnum árum, með hraðri þróun alþjóðlegrar geimkönnunar og atvinnuflugs, hefur eftirspurn iðnaðarins eftir Léttur, efni sem eru mjög umhverfisþolin hafa aukist verulega.Basalt trefjar, unnið úr eldfjallabergi, býr yfir áberandi kostum eins og lágum kostnaði, háum hitaþoli, mikilli einangrun, geislunarþoli, tæringarþoli og óeldfimi án reyks, sem laðar að samkeppnishæfa notkun á mörgum sviðum, þar á meðal járnbrautarflutningum, sérstakri vernd og mannvirkjagerð. Hins vegar gerir mikill stífleiki þess og mikill teygjanleiki það mjög viðkvæmt fyrir brothættum brotum á mjög fíngerðum skala; hefðbundin spuna með miklu togi veldur einnig trefjaskemmdum og mikilli lækkun á styrk, sem leiðir til þess að ná fram „óskemmandi, lágt tog, fullkomlega þakið, húðvænt og sveigjanlegt“ hágæða garni sem verður langtíma „flöskuháls“ vandamál sem takmarkar basalt trefjar frá því að komast inn í textílnotkunarkerfið.

Tímalína tækniþróunar

Til að leysa þennan tæknilega flöskuháls og mæta þörfum fyrir öfgafullar verndarlausnir, vann innlent fyrirtæki með teymi prófessors Xia Zhigang við Wuhan Textile University. Þau tóku að sér allt iðnaðarferlið, allt frá spuna, garnframleiðslu, vefnaði til litunar:

2019: Fyrsta tillaga um snúning án eyðileggingar.
2020: Þróun fyrsta húðvæna lyfsins tókst basalt trefjar hitavörn efni.
2021: Náði nákvæmnisstýrðri teiknunartækni fyrir fínar basalttrefjar sem notaðar eru í fatnaðarefni.
2022: Rannsóknarstofan hannaði og spunnið með góðum árangri hágæða, lágt tog, ekki eyðileggjandi, fullkomlega þakið, með miklu hlutfalli fínt garn úr basaltþráðum.
2023: Stöðugur rekstur alls iðnaðarsetts ferla og búnaðar sem hentar fyrir óskemmdarlausa, alhliða spuna á basalttrefjum.
2023 til dagsins í dag: Stöðug hagræðing og umbætur á ferlum og búnaði, viðtaka pantanir fyrir framleiðslu og þróun á hágæða basaltþráðum sem vernda efni fyrir erfiðar aðstæður.
2024: Kínverski þjóðfáninn, sem gerður var úr basaltþráðum, þróaður af Wuhan Textile University, var tekinn að húni á hinum megin við tunglið með Chang'e-6 geimförinni, sem jók enn frekar athygli og útbreiðslu notkunar á basalt-vörn.
2025: Nýsköpunarteymi „Basalt Fiber Era“ var stofnað sameiginlega af Aero-Engine Corporation of China Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. og spunateymi fræðimannsins Xu Weilin við Wuhan Textile University. Teymið helgar sig ítarlegum rannsóknum og kynningu á allri notkun basaltþráða í geimferðaiðnaði, allt frá hráefnum til textílvara, og tekur á alþjóðlegum landamærum geimvísinda og helstu stefnumótandi þörfum þjóðarinnar.

Nýsköpun og afköst

Undir forystu prófessoranna Xu Weilin, Xia Zhigang og Tao Guangming, ásamt framhaldsnemum eins og Shang Lulu, Xu Ao og Zhang Shiliang, þróaði teymið stöðugt nýjungar og bætti núverandi tækni. Þeir voru brautryðjendur í „samása spíralspuna“ tækni og sigruðu lykil tæknilegar og búnaðarnýjungar eins og eyðileggjandi, lágt togþráðarþráð og stöðuga þekju á mörgum stigum.

Þeir náðu samfelldri framleiðslu á fjölþrepa, lífrænum og ólífrænum samsettum, húðvænum, sveigjanlegum basalt meta-uppbyggingargarni (Metayarn) á iðnaðarmælikvarða.

Styrkur framleidda Metayarnsins jókst um 27,76% samanborið við upprunalega basaltþráðinn.
Leifar af togkrafti garnsins minnkaði verulega samanborið við annað hefðbundið garn, sem gerir kleift að prjóna eða vefa beint í húðvænar, sveigjanlegar Metayarn vörur.

Vörur frá Metayarn sýna framúrskarandi aðlögunarhæfni og stöðugleika í umhverfinu, sérstaklega í flóknu og öfgafullu umhverfi í geimferðum:

Styrkur sveigjanlegrar vöru minnkaði ekki heldur jókst, eftir samfellda skolun með fljótandi köfnunarefni við 200°C, heitum lofti við 300°C og langvarandi útsetningu fyrir sterkri sólargeislun.
Það hélt burðarþoli eftir að hafa brunnið í 1300°C heitum loga.
Prjónaðar vörur úr Metayarn hafa allt að teygjanleika við slit $421\%$ .
Þeir viðhalda framúrskarandi logavörn og eldþol jafnvel undir 30 $30\%$ , sem nær fram samþættri virkni „þæginda og verndar“.