Aplikasi Benang Ultra Halus Basalt Berlapis dan Fabriknya dalam Penerokaan Bulan

2025-11-03

Kertas penyelidikan bertajuk "Metayarn basalt berhierarki untuk tekstil ruang pelindung ergonomik" telah diterbitkan dalam jurnal Matter oleh pasukan Profesor Xia Zhigang dan Ahli Akademik Xu Weilin dari Makmal Utama Kebangsaan Bahan Tekstil Baharu dan Pemprosesan Lanjutan di Universiti Tekstil Wuhan, dengan kerjasama Profesor Tao Guangming. Kumpulan penyelidikan untuk bahan tekstil baharu dan pemprosesan lanjutan ini pertama kali mencadangkan teknologi pemintalan teras "pemintalan balutan lingkaran sepaksi," yang menangani cabaran pemintalan, tenunan dan aplikasi gentian basalt yang tidak merosakkan, tork rendah, berkualiti tinggi dan berskala besar pada skala ultrahalus. Ini membuka laluan baharu untuk pemprosesan tekstil berskala besar, mesra kulit dan fleksibel bagi bahan gentian tak organik yang berkekakuan tinggi dan rapuh tinggi, membolehkan pengeluaran besar-besaran memenuhi keperluan mendesak untuk bahan pelindung berprestasi tinggi untuk menahan persekitaran yang kompleks dan ekstrem dalam... Aeroangkasa bidang ini. Penulis pertama kertas kerja ini ialah Profesor Xia Zhigang, dan penulis yang sepadan ialah Ahli Akademik Xu Weilin dan Profesor Tao Guangming. Kertas kerja ini dipilih sebagai artikel muka depan jurnal.

Penggunaan hierarki benang ultrahalus basalt dan fabriknya dalam penerokaan bulan merupakan senario kritikal untuk penghijrahan angkasa lepas manusia pada masa hadapan. Benang ultrahalus basalt hierarki ini mempunyai fleksibiliti, kekuatan tinggi dan kestabilan yang sangat baik, serta boleh ditenun menjadi fabrik lembut yang berkesan menahan sinaran suria yang kuat dan turun naik suhu yang melampau di angkasa lepas. Penyelidikan ini merintis kaedah baharu untuk mengubah gentian basalt bukan organik yang rapuh menjadi tekstil angkasa lepas yang praktikal dan melindungi secara ergonomik.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan perkembangan pesat penerokaan angkasa lepas dalam dan aeroangkasa komersial global, permintaan industri untuk Ringan, bahan yang tahan persekitaran ekstrem telah meningkat dengan mendadak.Serat basalt, yang berasal daripada batuan gunung berapi, mempunyai kelebihan yang ketara seperti kos rendah, rintangan suhu tinggi, penebat haba yang tinggi, rintangan sinaran, rintangan kakisan dan tidak mudah terbakar tanpa asap, menarik penggunaan yang kompetitif dalam pelbagai bidang termasuk transit kereta api, perlindungan khas dan kejuruteraan awam. Walau bagaimanapun, kekakuan tinggi yang wujud dan modulus tinggi menjadikannya sangat mudah terdedah kepada patah rapuh pada skala ultrahalus; pemintalan tork tinggi tradisional juga menyebabkan kerosakan gentian dan penurunan kekuatan yang mendadak, mengakibatkan pencapaian benang berkualiti tinggi "tidak merosakkan, tork rendah, dilindungi sepenuhnya, mesra kulit dan fleksibel" menjadi masalah "kesesakan" jangka panjang yang menyekat gentian basalt daripada memasuki sistem aplikasi tekstil.

Garis Masa Pembangunan Teknologi

Untuk menyelesaikan kesesakan teknikal ini dan memenuhi keperluan aplikasi perlindungan ekstrem, sebuah syarikat domestik telah bekerjasama dengan pasukan Profesor Xia Zhigang di Universiti Tekstil Wuhan. Mereka menangani keseluruhan proses perindustrian, daripada pemintalan, pembuatan benang, tenunan, hingga pencelupan:

2019: Cadangan pemintalan pembalut tanpa pemusnah yang pertama.
2020: Berjaya membangunkan produk mesra kulit yang pertama fabrik pelindung haba gentian basalt.
2021: Mencapai teknologi lukisan terkawal ketepatan untuk gentian basalt ultrahalus yang digunakan dalam fabrik pakaian.
2022: Makmal ini berjaya mereka bentuk dan memutar berkualiti tinggi, tork rendah, tidak merosakkan, dilindungi sepenuhnya, berkadar tinggi benang halus gentian basalt.
2023: Operasi yang stabil bagi set proses dan peralatan perindustrian lengkap yang sesuai untuk pemintalan gentian basalt tanpa pemusnah dan liputan penuh.
2023 hingga Kini: Pengoptimuman dan penambahbaikan berterusan proses dan peralatan, pengambilan pesanan untuk pengeluaran dan pembangunan fabrik pelindung gentian basalt mewah untuk senario perlindungan ekstrem.
2024: Bendera kebangsaan China yang diperbuat daripada gentian basalt, yang dibangunkan oleh Universiti Tekstil Wuhan, berjaya dikibarkan di seberang Bulan oleh misi Chang'e-6, sekali gus menggalakkan lagi perhatian dan pengembangan aplikasi fabrik pelindung ekstrem basalt.
2025: Pasukan inovasi "Era Serat Basalt" telah ditubuhkan bersama oleh Aero-Engine Corporation of China Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. dan pasukan pemintalan Ahli Akademik Xu Weilin di Universiti Tekstil Wuhan. Pasukan ini berdedikasi untuk penyelidikan mendalam dan promosi pengembangan aplikasi aeroangkasa rantaian penuh serat basalt, daripada bahan mentah hingga produk tekstil, menangani sempadan sains angkasa antarabangsa dan keperluan strategik utama negara.

Inovasi dan Prestasi

Diketuai oleh Profesor Xu Weilin, Xia Zhigang, dan Tao Guangming, bersama-sama pelajar siswazah seperti Shang Lulu, Xu Ao, dan Zhang Shiliang, pasukan ini terus menginovasi dan menambah baik teknologi semasa. Mereka mempelopori teknologi "pemintalan balutan lingkaran sepaksi", mengatasi inovasi teknikal dan peralatan utama seperti pembentukan benang tanpa pemusnah, tork rendah dan liputan stabil berbilang peringkat.

Mereka mencapai pengeluaran berterusan dan berskala perindustrian bagi komposit organik-bukan organik berbilang peringkat, mesra kulit dan benang meta-struktur basalt fleksibel (Metayarn).

Kekuatan benang Metayarn yang dihasilkan meningkat sebanyak 27.76% berbanding filamen basalt asal.
Tork baki benang telah berkurangan dengan ketara berbanding benang komersial lain, membolehkan pengait atau tenunan terus dibuat menjadi produk Metayarn yang mesra kulit dan fleksibel.

Menghadapi persekitaran aeroangkasa yang kompleks dan ekstrem, produk Metayarn mempamerkan kebolehsuaian alam sekitar dan kestabilan struktur yang luar biasa:

Kekuatan produk fleksibel tidak reput, sebaliknya meningkat, selepas pembilasan berterusan dengan nitrogen cecair pada suhu 200°C, udara panas pada suhu 300°C dan pendedahan berpanjangan kepada sinaran suria yang kuat.
Ia mengekalkan integriti struktur selepas hangus akibat nyalaan api 1300°C.
Produk rajutan metayarn mempunyai pemanjangan pada putus sehingga $421\%$ .
Ia mengekalkan ketahanan api dan rintangan api yang sangat baik walaupun di bawah 30 $30\%$ , mencapai fungsi bersepadu "keselesaan dan perlindungan."