Anvendelse av lagdelte basalt ultrafine garn og deres stoffer i måneutforskning

2025-11-03

Forskningsartikkelen med tittelen «Hierarchical basalt metayarn for ergonomic protective space textiles» ble publisert i tidsskriftet Matter av teamet til professor Xia Zhigang og akademiker Xu Weilin fra National Key Laboratory of New Textile Materials and Advanced Processing ved Wuhan Textile University, i samarbeid med professor Tao Guangming. Denne forskningsgruppen for nye tekstilmaterialer og avansert prosessering foreslo først kjernespunnet spinningteknologi «koaksial spiral wrap spinning», som adresserer utfordringene med ikke-destruktiv, lavmoment, høy kvalitet og storskala spinning, veving og påføring av basaltfiber i ultrafin skala. Dette åpner en ny vei for storskala, hudvennlig og fleksibel tekstilprosessering av uorganiske fibermaterialer med høy stivhet og høy sprøhet, noe som muliggjør masseproduksjon for å møte det presserende behovet for høytytende beskyttende materialer for å tåle komplekse og ekstreme miljøer i Luftfart felt. Førsteforfatter av artikkelen er professor Xia Zhigang, og korresponderende forfattere er akademiker Xu Weilin og professor Tao Guangming. Artikkelen ble valgt som forsideartikkel i et tidsskrift.

Anvendelsen av hierarkisk ultrafint basaltgarn og stoffene i måneutforskning er et kritisk scenario for fremtidig menneskelig rommigrasjon. Dette hierarkiske ultrafine basaltgarnet har fleksibilitet, høy styrke og utmerket stabilitet, og kan veves til myke stoffer som effektivt motstår sterk solstråling og ekstreme temperatursvingninger i rommet. Denne forskningen er pioner innen en ny metode for å transformere sprø uorganisk basaltfiber til praktiske, ergonomisk beskyttende romtekstiler.

I de senere årene, med den raske utviklingen av global dyp romutforskning og kommersiell luftfart, har industriens etterspørsel etter Lettvekt, ekstremt miljøbestandige materialer har økt kraftig.Basaltfiber, utvunnet fra vulkansk stein, har fremtredende fordeler som lav kostnad, høy temperaturbestandighet, høy varmeisolasjon, strålingsbestandighet, korrosjonsbestandighet og ikke-brennbarhet uten røyk, noe som tiltrekker seg konkurransedyktig utplassering innen flere felt, inkludert jernbanetransport, spesialbeskyttelse og anleggsteknikk. Imidlertid gjør dens iboende høye stivhet og høye modul den svært utsatt for sprøbrudd i ultrafin skala; tradisjonell spinning med høyt dreiemoment forårsaker også fiberskader og et kraftig fall i styrke, noe som resulterer i at oppnåelsen av "ikke-destruktivt, lavt dreiemoment, fullstendig dekket, hudvennlig og fleksibelt" garn av høy kvalitet blir et langsiktig "flaskehals"-problem som hindrer basaltfiber i å komme inn i tekstilapplikasjonssystemet.

Tidslinje for teknologiutvikling

For å løse denne tekniske flaskehalsen og møte behovene til ekstreme beskyttelsesapplikasjoner, samarbeidet et innenlandsk selskap med professor Xia Zhigangs team ved Wuhan Textile University. De taklet hele den industrielle prosessen, fra spinning, garnproduksjon, veving til farging:

2019: Første foreslåtte ikke-destruktiv innpakningsspinning.
2020: Utviklet den første hudvennlige termisk beskyttende stoff av basaltfiber.
2021: Oppnådde presisjonskontrollert trekkteknologi for ultrafine basaltfibre brukt i klesstoffer.
2022: Laboratoriet designet og spant med suksess høykvalitets, lavmoment, ikke-destruktiv, fullstendig dekket, høyproporsjonal ståltråd fint garn av basaltfiber.
2023: Stabil drift av det komplette industrielle settet med prosesser og utstyr egnet for ikke-destruktiv, heldekkende spinning av basaltfiber.
2023 til i dag: Kontinuerlig optimalisering og forbedring av prosesser og utstyr, bestilling av produksjon og utvikling av beskyttende stoffer i basaltfiber av høy kvalitet for ekstreme beskyttelsesscenarioer.
2024: Det kinesiske nasjonalflagget laget av basaltfiber, utviklet av Wuhan Textile University, ble vellykket foldet ut på den andre siden av månen av Chang'e-6-oppdraget, noe som ytterligere fremmet oppmerksomhet og bruk av basalt ekstreme beskyttende stoffer.
2025: Et innovasjonsteam for «Basalt Fiber Era» ble etablert i fellesskap av Aero-Engine Corporation of China Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. og akademiker Xu Weilins spinneteam ved Wuhan Textile University. Teamet er dedikert til grundig forskning og promotering av fullkjedeutvidelse av basaltfiber innen luftfart, fra råvarer til tekstilprodukter, og tar for seg internasjonale romforskningsfronter og viktige nasjonale strategiske behov.

Innovasjon og ytelse

Ledet av professorene Xu Weilin, Xia Zhigang og Tao Guangming, sammen med masterstudenter som Shang Lulu, Xu Ao og Zhang Shiliang, fornyet og forbedret teamet kontinuerlig dagens teknologi. De var pionerer innen teknologien «koaksial spiralviklet spinning», og overvant viktige tekniske og utstyrsinnovasjoner som ikke-destruktiv garndannelse med lavt dreiemoment og stabil dekning på flere nivåer.

De oppnådde kontinuerlig produksjon i industriell skala av flernivå, organisk-uorganisk kompositt, hudvennlig, fleksibelt basalt metastrukturgarn (Metayarn).

Styrken til det produserte Metayarn-materialet økte med 27,76 % sammenlignet med det originale basaltfilamentet.
Garnets gjenværende dreiemoment ble betydelig redusert sammenlignet med annet kommersielt garn, noe som muliggjør direkte strikking eller veving til hudvennlige, fleksible Metayarn-produkter.

Metayarn-produkter viser enestående miljøtilpasningsevne og strukturell stabilitet i komplekse og ekstreme luftfartsmiljøer:

Det fleksible produktets styrke avtok ikke, men økte snarere, etter kontinuerlig spyling med flytende nitrogen ved 200 °C, varmluft ved 300 °C og langvarig eksponering for sterk solstråling.
Den beholdt sin strukturelle integritet etter å ha blitt svidd av en flamme på 1300 °C.
Metajarn-strikkede produkter har en bruddforlengelse på opptil $421\%$ .
De opprettholder utmerket flammehemming og brannmotstand selv under 30 $30\%$ , og oppnår den integrerte funksjonen «komfort og beskyttelse».