Aplicação de fios ultrafinos de basalto em camadas e seus tecidos na exploração lunar

O artigo científico intitulado "Metafio hierárquico de basalto para têxteis espaciais de proteção ergonômicos" foi publicado na revista Matter pela equipe do Professor Xia Zhigang e do Acadêmico Xu Weilin, do Laboratório Nacional de Novos Materiais Têxteis e Processamento Avançado da Universidade Têxtil de Wuhan, em colaboração com o Professor Tao Guangming. Este grupo de pesquisa em novos materiais têxteis e processamento avançado propôs, pela primeira vez, a tecnologia de fiação com núcleo "fiação espiral coaxial", que aborda os desafios da fiação, tecelagem e aplicação não destrutivas, com baixo torque, de alta qualidade e em larga escala de fibra de basalto em escala ultrafina. Isso abre um novo caminho para o processamento têxtil em larga escala, hipoalergênico e flexível de materiais de fibra inorgânica de alta rigidez e alta fragilidade, permitindo a produção em massa para atender à necessidade urgente de materiais de proteção de alto desempenho para suportar ambientes complexos e extremos. Aeroespacial O artigo é de autoria do professor Xia Zhigang, e os autores correspondentes são o acadêmico Xu Weilin e o professor Tao Guangming. O artigo foi selecionado como artigo de capa da revista.

A aplicação de hierarquia fio ultrafino de basalto A utilização de fibras de basalto em tecidos para exploração lunar é um cenário crucial para a futura migração humana ao espaço. Este fio ultrafino de basalto, com estrutura hierárquica, apresenta flexibilidade, alta resistência e excelente estabilidade, podendo ser tecido em tecidos macios que resistem eficazmente à forte radiação solar e às flutuações extremas de temperatura no espaço. Esta pesquisa inaugura um novo método para transformar a fibra inorgânica quebradiça de basalto em têxteis espaciais práticos e ergonomicamente protetores.

Nos últimos anos, com o rápido desenvolvimento da exploração global do espaço profundo e da indústria aeroespacial comercial, a demanda do setor por LeveO uso de materiais resistentes a ambientes extremos aumentou drasticamente.Fibra de basaltoA fibra de basalto, derivada de rocha vulcânica, possui vantagens notáveis ​​como baixo custo, alta resistência à temperatura, alto isolamento térmico, resistência à radiação, resistência à corrosão e não inflamabilidade, além de não produzir fumaça, o que a torna competitiva para uso em diversos campos, incluindo transporte ferroviário, proteção especial e engenharia civil. No entanto, sua alta rigidez e alto módulo inerentes a tornam altamente suscetível à fratura frágil em escala ultrafina; a fiação tradicional de alto torque também causa danos à fibra e uma queda acentuada na resistência, fazendo com que a obtenção de fios de alta qualidade "não destrutivos, de baixo torque, totalmente revestidos, agradáveis ​​à pele e flexíveis" se torne um problema de longo prazo que restringe a entrada da fibra de basalto no sistema de aplicação têxtil.

Cronograma de Desenvolvimento Tecnológico

Para solucionar esse gargalo técnico e atender às necessidades de aplicações de proteção extrema, uma empresa nacional colaborou com a equipe do Professor Xia Zhigang da Universidade Têxtil de Wuhan. Eles abordaram todo o processo industrial, da fiação à tecelagem e ao tingimento:

• 2019: Primeira proposta de fiação por enrolamento não destrutiva.

• 2020: Desenvolvemos com sucesso o primeiro produto suave para a pele. tecido de proteção térmica de fibra de basalto.

• 2021: Obtivemos tecnologia de trefilação com controle de precisão para fibras ultrafinas de basalto utilizadas em tecidos para vestuário.

• 2022: O laboratório projetou e fabricou com sucesso eletrodos de alta qualidade, baixo torque, não destrutivos, totalmente revestidos e de alta proporção. fio fino de fibra de basalto.

• 2023: Operação estável do conjunto completo de processos e equipamentos industriais adequados para a fiação não destrutiva e com cobertura total de fibra de basalto.

• 2023 até o presente: Otimização e aprimoramento contínuos de processos e equipamentos, recebimento de encomendas para produção e desenvolvimento de tecidos de proteção de fibra de basalto de alta qualidade para cenários de proteção extrema.

• 2024: A bandeira nacional chinesa feita de fibra de basalto, desenvolvida pela Universidade Têxtil de Wuhan, foi desfraldada com sucesso no lado oculto da Lua pela missão Chang'e-6, promovendo ainda mais a atenção e a expansão da aplicação de tecidos de proteção extrema à base de basalto.

• 2025: Uma equipe de inovação da "Era da Fibra de Basalto" foi criada em conjunto pela Aero-Engine Corporation of China Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. e pela equipe de fiação do Acadêmico Xu Weilin, da Universidade Têxtil de Wuhan. A equipe se dedica à pesquisa aprofundada e à promoção da expansão da aplicação aeroespacial da fibra de basalto em toda a sua cadeia produtiva, desde a matéria-prima até os produtos têxteis, atendendo às fronteiras da ciência espacial internacional e às principais necessidades estratégicas nacionais.

Inovação e Desempenho

Liderada pelos professores Xu Weilin, Xia Zhigang e Tao Guangming, juntamente com alunos de pós-graduação como Shang Lulu, Xu Ao e Zhang Shiliang, a equipe inovou e aprimorou continuamente a tecnologia atual. Eles foram pioneiros na tecnologia de "fiação espiral coaxial", superando inovações técnicas e de equipamentos importantes, como a formação de fios não destrutiva e com baixo torque, além da cobertura estável em múltiplos níveis.

Eles alcançaram a produção contínua em escala industrial de fios metaestruturais de basalto (Metayarn) compostos orgânico-inorgânicos multiníveis, flexíveis e hipoalergênicos.

• A resistência do Metayarn produzido aumentou 27,76% em comparação com o filamento de basalto original.

• O torque residual do fio foi significativamente reduzido em comparação com outros fios comerciais, permitindo a tricotagem ou tecelagem direta em produtos Metayarn flexíveis e hipoalergênicos.

Em ambientes aeroespaciais complexos e extremos, os produtos Metayarn demonstram excelente adaptabilidade ambiental e estabilidade estrutural:

• A resistência do produto flexível não diminuiu, mas sim aumentou., após lavagem contínua com nitrogênio líquido a 200°C, ar quente a 300°C e exposição prolongada à forte radiação solar.

• Manteve a integridade estrutural mesmo após ser chamuscado por uma chama de 1300°C.

• Os produtos de malha Metayarn possuem um alongamento na ruptura de até 421%.

• Eles mantêm excelente resistência à chama e ao fogo mesmo em temperaturas abaixo de 30°C.%, alcançando a função integrada de "conforto e proteção".