Примена слојевитих базалтних ултра-финих пређа и њихових тканина у истраживању Месеца

Истраживачки рад под називом „Хијерархијска базалтна метапређа за ергономски заштитне просторне текстиле“ објављен је у часопису Matter од стране тима професора Сја Жиганга и академика Сју Веилина из Националне кључне лабораторије за нове текстилне материјале и напредну обраду на Универзитету за текстил у Вухану, у сарадњи са професором Тао Гуангмингом. Ова истраживачка група за нове текстилне материјале и напредну обраду прва је предложила технологију предења са језгром „коаксијално спирално обмотавање“, која се бави изазовима недеструктивног, ниског обртног момента, високог квалитета и великог обима предења, ткања и примене базалтних влакана на ултрафиној скали. Ово отвара нови пут за великоразмерну, кожи пријатну и флексибилну текстилну обраду од неорганских влакнастих материјала високе крутости и високе кртости, омогућавајући масовној производњи да задовољи хитну потребу за високо ефикасним заштитним материјалима који ће издржати сложена и екстремна окружења у... Ваздухопловство област. Први аутор рада је професор Сја Џиганг, а кореспондентни аутори су академик Сју Веилин и професор Тао Гуангминг. Рад је изабран као насловни чланак часописа.

Примена хијерархијског базалтна ултрафина пређа и његове тканине у истраживању Месеца су кључни сценарио за будуће миграције људи у свемир. Ова хијерархијска базалтна ултрафина пређа одликује се флексибилношћу, високом чврстоћом и одличном стабилношћу, и може се уткати у меке тканине које ефикасно одолевају јаком сунчевом зрачењу и екстремним температурним флуктуацијама у свемиру. Ово истраживање је пионир у новој методи за трансформацију крхких неорганских базалтних влакана у практичне, ергономски заштитне свемирске текстиле.

Последњих година, са брзим развојем глобалног истраживања дубоког свемира и комерцијалног ваздухопловства, потражња индустрије за Лагана, материјали отпорни на екстремне услове животне средине су нагло порасли.Базалтна влакна, добијен из вулканске стене, поседује истакнуте предности као што су ниска цена, отпорност на високе температуре, висока топлотна изолација, отпорност на зрачење, отпорност на корозију и незапаљивост без дима, привлачећи конкурентну примену у више области, укључујући железнички превоз, специјалну заштиту и грађевинарство. Међутим, његова инхерентна висока крутост и висок модул чине га веома подложним кртом лому на ултрафиној скали; традиционално предење са високим обртним моментом такође узрокује оштећење влакана и нагли пад чврстоће, што резултира постизањем „недеструктивне, са ниским обртним моментом, потпуно покривене, пријатне за кожу и флексибилне“ висококвалитетне пређе која постаје дугорочни проблем „уског грла“ који ограничава улазак базалтних влакана у систем текстилне примене.

Временска линија развоја технологије

Да би решили ово техничко уско грло и задовољили потребе екстремних заштита, једна домаћа компанија је сарађивала са тимом професора Сја Џиганга на Текстилном универзитету у Вухану. Обрадили су цео индустријски процес, од предења, израде предива, ткања до бојења:

• 2019: Први предложени метод недеструктивног омотавања.

• 2020: Успешно развијен први производ прилагођен кожи Термозаштитна тканина од базалтних влакана.

• 2021: Постигнута је технологија прецизно контролисаног цртања ултрафиних базалтних влакана која се користе у тканинама за одећу.

• 2022: Лабораторија је успешно пројектовала и изврнула висококвалитетни, недеструктивни, потпуно покривен, високопропорционални материјал са ниским обртним моментом фина пређа од базалтних влакана.

• 2023: Стабилан рад комплетног индустријског сета процеса и опреме погодне за недеструктивно, потпуно покривено предење базалтних влакана.

• 2023. до данас: Континуирана оптимизација и унапређење процеса и опреме, примање поруџбина за производњу и развој врхунских заштитних тканина од базалтних влакана за екстремне сценарије заштите.

• 2024: Кинеска национална застава направљена од базалтних влакана, коју је развио Универзитет за текстил у Вухану, успешно је расвијена на далекој страни Месеца од стране мисије Чанг'е-6, додатно промовишући пажњу и ширење примене екстремних заштитних тканина од базалта.

• 2025: Иновациони тим „Ера базалтних влакана“ заједнички су основали Aero-Engine Corporation of China Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. и тим за предење академика Сју Веилина на Текстилном универзитету у Вухану. Тим је посвећен детаљном истраживању и промоцији ширења примене базалтних влакана у целом ланцу ваздухопловства, од сировина до текстилних производа, решавајући међународне границе свемирске науке и главне националне стратешке потребе.

Иновације и перформансе

Предвођени професорима Сју Вејлином, Сја Жигангом и Тао Гуангмингом, заједно са постдипломцима као што су Шанг Лулу, Сју Ао и Жанг Шилијанг, тим је континуирано унапређивао и иновирао тренутну технологију. Били су пионири у технологији „коаксијалног спиралног обмотавања“, савладавајући кључне техничке и иновације опреме као што су недеструктивно формирање пређе са малим обртним моментом и вишеслојно стабилно покривање.

Остварили су континуирану производњу вишеслојног, органско-неорганског композитног, флексибилног базалтног метаструктурног предива (Metayarn) у индустријским размерама.

• Чврстоћа произведене Метапредиве повећана је за 27,76% у поређењу са оригиналним базалтним филаментом.

• Преостали обртни момент пређе је значајно смањен у поређењу са другим комерцијалним пређама, што омогућава директно плетење или ткање у производе од метапређе који су пријатни за кожу и флексибилни.

Суочени са сложеним и екстремним ваздухопловним окружењима, производи Метајарн показују изузетну прилагодљивост животној средини и структурну стабилност:

• Чврстоћа флексибилног производа није ослабила, већ се повећала, након континуираног испирања течним азотом на 200°C, врућим ваздухом на 300°C и продуженог излагања јаком сунчевом зрачењу.

• Задржао је структурни интегритет након што га је пламен опекао на 1300°C.

• Плетени производи од метапређе поседују издужење при прекиду до 421%.

• Они одржавају одличну отпорност на пламен и отпорност на ватру чак и испод 30%, постижући интегрисану функцију „удобности и заштите“.