Slāņotu bazalta īpaši smalku dziju un to audumu pielietojums Mēness izpētē

Pētījuma rakstu ar nosaukumu "Hierarhiska bazalta metadzija ergonomiskiem aizsargājošiem telpas tekstilizstrādājumiem" žurnālā "Matter" publicēja profesora Sja Džiganga un akadēmiķa Sju Veiliņa komanda no Uhaņas Tekstiluniversitātes Nacionālās Jauno tekstilmateriālu un progresīvas apstrādes laboratorijas sadarbībā ar profesoru Tao Guangmingu. Šī jauno tekstilmateriālu un progresīvas apstrādes pētniecības grupa pirmā ierosināja serdes vērpšanas tehnoloģiju "koaksiālā spirālveida ietīšanas vērpšana", kas risina nesagraujošās, maza griezes momenta, augstas kvalitātes un liela mēroga vērpšanas, aušanas un bazalta šķiedras pielietošanas ultrasīkā mērogā izaicinājumus. Tas paver jaunu ceļu liela mēroga, ādai draudzīgai un elastīgai tekstilizstrādājumu apstrādei no augstas stingrības un trausluma neorganiskiem šķiedras materiāliem, ļaujot masveida ražošanai apmierināt steidzamo vajadzību pēc augstas veiktspējas aizsargmateriāliem, kas izturētu sarežģītas un ekstremālas vides. Aviācija un kosmoss lauks. Raksta pirmais autors ir profesors Sja Džigans, bet atbilstošie autori ir akadēmiķis Sju Veilins un profesors Tao Guanmins. Raksts tika izvēlēts kā žurnāla vāka raksts.

Hierarhiskās piemērošana bazalta īpaši smalka dzija un tā audumu izmantošana Mēness izpētē ir kritisks scenārijs nākotnes cilvēku kosmosa migrācijai. Šai hierarhiskajai bazalta īpaši smalkajai dzijai ir raksturīga elastība, augsta izturība un lieliska stabilitāte, un to var ieaust mīkstos audumos, kas efektīvi iztur spēcīgu saules starojumu un ekstremālas temperatūras svārstības kosmosā. Šis pētījums ir pionieris jaunai metodei, kā trauslu neorganisku bazalta šķiedru pārveidot par praktiskiem, ergonomiski aizsargājošiem kosmosa tekstilizstrādājumiem.

Pēdējos gados, strauji attīstoties globālajai dziļās kosmosa izpētei un komerciālajai kosmosa aviācijai, nozares pieprasījums pēc Viegls, ārkārtīgi videi izturīgu materiālu izmantošana ir strauji palielinājusies.Bazalta šķiedra, kas iegūts no vulkāniskajiem iežiem, piemīt ievērojamas priekšrocības, piemēram, zema cena, izturība pret augstu temperatūru, augsta siltumizolācija, izturība pret radiāciju, izturība pret koroziju un neuzliesmojamība bez dūmiem, piesaistot konkurētspējīgu izvietošanu vairākās jomās, tostarp dzelzceļa transportā, īpašā aizsardzībā un inženierbūvē. Tomēr tā raksturīgā augstā stingrība un augstais modulis padara to ļoti jutīgu pret trausliem lūzumiem īpaši smalkā mērogā; tradicionālā vērpšana ar lielu griezes momentu izraisa arī šķiedru bojājumus un strauju izturības samazināšanos, kā rezultātā tiek iegūta "nesagraujoša, maza griezes momenta, pilnībā pārklāta, ādai draudzīga un elastīga" augstas kvalitātes dzija, kas ilgtermiņā kļūst par "šaurumu", kas ierobežo bazalta šķiedras iekļūšanu tekstilizstrādājumu pielietošanas sistēmā.

Tehnoloģiju attīstības laika skala

Lai atrisinātu šo tehnisko problēmu un apmierinātu ārkārtas aizsardzības lietojumprogrammu vajadzības, vietējais uzņēmums sadarbojās ar profesora Sja Džiganga komandu Uhaņas Tekstiluniversitātē. Viņi aptvēra visu rūpniecisko procesu, sākot no vērpšanas, dzijas ražošanas, aušanas līdz krāsošanai:

• 2019. gads: Pirmā ierosinātā nesagraujošās ietīšanas vērpšanas metode.

• 2020. gads: Veiksmīgi izstrādāts pirmais ādai draudzīgais bazalta šķiedras termiski aizsargājošs audums.

• 2021. gads: Panākta precīzi kontrolēta stiepšanas tehnoloģija īpaši smalkai bazalta šķiedrai, ko izmanto apģērbu audumos.

• 2022. gads: laboratorija veiksmīgi izstrādāja un savērpa augstas kvalitātes, zema griezes momenta, nesagraujošu, pilnībā pārklātu, augstas proporcijas bazalta šķiedras smalka dzija.

• 2023. gads: Pilnīga rūpniecisko procesu un iekārtu komplekta, kas piemērots bazalta šķiedras nesagraujošai, pilna pārklājuma vērpšanai, stabila darbība.

• No 2023. gada līdz mūsdienām: nepārtraukta procesu un iekārtu optimizācija un uzlabošana, ražošanas pasūtījumu pieņemšana un augstas klases bazalta šķiedras aizsargaudumu izstrāde ekstremāliem aizsardzības scenārijiem.

• 2024. gads: Čang'e-6 misija Mēness tālākajā pusē veiksmīgi atritināja Uhaņas Tekstiluniversitātes izstrādāto Ķīnas valsts karogu, kas izgatavots no bazalta šķiedras, vēl vairāk veicinot uzmanību un bazalta aizsargmateriālu pielietojuma paplašināšanos.

• 2025. gads: Ķīnas uzņēmuma Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. Aero-Engine Corporation un akadēmiķa Sju Veiliņa vērpšanas komanda Uhaņas Tekstiluniversitātē kopīgi izveidoja inovāciju komandu "Bazalta šķiedras ēra". Komanda ir veltīta padziļinātai izpētei un bazalta šķiedras pilnas ķēdes kosmosa pielietojuma paplašināšanas veicināšanai, sākot no izejvielām līdz tekstilizstrādājumiem, risinot starptautiskās kosmosa zinātnes robežlīnijas un galvenās nacionālās stratēģiskās vajadzības.

Inovācijas un veiktspēja

Profesoru Sju Veiliņa, Sja Džiganga un Tao Guanmina vadībā, kā arī tādu maģistrantu kā Šana Lulu, Sju Ao un Džana Šiliana vadībā komanda nepārtraukti ieviesa jauninājumus un uzlaboja pašreizējās tehnoloģijas. Viņi bija pionieri "koaksiālās spirālveida vērpšanas" tehnoloģijas izstrādē, pārvarot tādus svarīgus tehniskus un aprīkojuma jauninājumus kā nesagraujoša, zema griezes momenta dzijas veidošana un daudzlīmeņu stabila pārklājuma nodrošināšana.

Viņi panāca rūpnieciska mēroga, nepārtrauktu daudzlīmeņu, organiski-neorganiska kompozītmateriāla, ādai draudzīgas, elastīgas bazalta metastrukturālas dzijas (Metayarn) ražošanu.

• Saražotā Metayarn stiprība palielinājās par 27,76% salīdzinājumā ar sākotnējo bazalta pavedienu.

• Dzijas atlikušais griezes moments bija ievērojami samazināts, salīdzinot ar citām komerciālām dzijām, kas ļāva tieši adīt vai aust ādai draudzīgos, elastīgos Metayarn izstrādājumos.

Saskaroties ar sarežģītām un ekstremālām kosmosa vidēm, Metayarn izstrādājumiem ir izcila vides pielāgošanās spēja un strukturālā stabilitāte:

• Elastīgā produkta izturība nemazinājās, bet gan palielinājās, pēc nepārtrauktas skalošanas ar šķidru slāpekli 200°C temperatūrā, karstu gaisu 300°C temperatūrā un ilgstošas ​​spēcīgas saules starojuma iedarbības.

• Tas saglabāja strukturālo integritāti pēc apdedzināšanas ar 1300 °C liesmu.

• Metadzijas trikotāžas izstrādājumiem ir pagarinājums pārraušanas brīdī līdz pat 421%.

• Tie saglabā izcilu liesmas noturību un ugunsdrošību pat zem 30%, sasniedzot integrēto "komforta un aizsardzības" funkciju.