Застосування шаруватих базальтових надтонких ниток та їхніх тканин у дослідженні Місяця

2025-11-03

Дослідницька робота під назвою «Ієрархічна базальтова метапряжа для ергономічного захисного просторового текстилю» була опублікована в журналі Matter командою професора Ся Чжигана та академіка Сюй Вейліня з Національної ключової лабораторії нових текстильних матеріалів та передової обробки Уханьського текстильного університету у співпраці з професором Тао Гуанмін. Ця дослідницька група з нових текстильних матеріалів та передової обробки вперше запропонувала технологію прядіння з серцевинним прядінням «коаксіальне спіральне обгортання», яка вирішує проблеми неруйнівного, низькокрутного, високоякісного та великомасштабного прядіння, ткацтва та застосування базальтового волокна в надтонкому масштабі. Це відкриває новий шлях для великомасштабної, безпечної для шкіри та гнучкої текстильної обробки високожорстких та висококрихких неорганічних волокнистих матеріалів, що дозволяє масовому виробництву задовольнити нагальну потребу у високоефективних захисних матеріалах, здатних витримувати складні та екстремальні умови в... Аерокосмічна галузь галузь. Першим автором статті є професор Ся Чжиган, а авторами-відповідачами – академік Сюй Вейлінь та професор Тао Гуанмін. Статтю було обрано як обкладинку журналу.

Застосування ієрархічної базальтова надтонка пряжа а використання його тканин у дослідженнях Місяця є критичним сценарієм для майбутньої космічної міграції людини. Ця ієрархічна базальтова надтонка пряжа відрізняється гнучкістю, високою міцністю та чудовою стабільністю, і її можна вплітати у м'які тканини, які ефективно протистоять сильному сонячному випромінюванню та екстремальним коливанням температури в космосі. Це дослідження є піонером нового методу перетворення крихкого неорганічного базальтового волокна на практичний, ергономічно захисний космічний текстиль.

В останні роки, зі швидким розвитком глобальних досліджень глибокого космосу та комерційної аерокосмічної галузі, попит галузі на Легкий, використання матеріалів, стійких до надзвичайних умов навколишнього середовища, різко зросло.Базальтове волокно, отримана з вулканічної породи, має такі важливі переваги, як низька вартість, стійкість до високих температур, висока теплоізоляція, радіаційна стійкість, стійкість до корозії та негорючість без диму, що приваблює конкурентів до впровадження в багатьох галузях, включаючи залізничний транспорт, спеціальний захист та цивільне будівництво. Однак, завдяки своїй високій жорсткості та високому модулю пружності, вона дуже схильна до крихкого руйнування на надтонких ділянках; традиційне прядіння з високим крутним моментом також призводить до пошкодження волокон та різкого падіння міцності, що призводить до отримання «неруйнівної, з низьким крутним моментом, повністю покритої, приємної для шкіри та гнучкої» високоякісної пряжі, що стає довгостроковою проблемою «вузького місця», яка обмежує потрапляння базальтового волокна в текстильну систему застосування.

Хронологія розвитку технологій

Щоб вирішити це технічне вузьке місце та задовольнити потреби екстремальних застосувань захисту, вітчизняна компанія співпрацювала з командою професора Ся Чжигана з Уханьського текстильного університету. Вони опанували весь промисловий процес, від прядіння, виготовлення пряжі, ткацтва до фарбування:

2019: Вперше запропоновано неруйнівне обгортання прядінням.
2020: Успішно розроблено перший засіб, безпечний для шкіри Термозахисна тканина з базальтового волокна.
2021: Розроблено технологію точного контрольованого малювання надтонкого базальтового волокна, що використовується в тканинах для одягу.
2022: Лабораторія успішно розробила та виготовила високоякісну, низькокрутну, неруйнівну, повністю покриту, високочастотну різьбу. тонка пряжа з базальтового волокна.
2023: Стабільна робота повного промислового комплексу процесів та обладнання, придатного для неруйнівного прядіння базальтового волокна з повним покриттям.
2023 – дотепер: Постійна оптимізація та вдосконалення процесів і обладнання, прийом замовлень на виробництво та розробка високоякісних захисних тканин з базальтового волокна для екстремальних сценаріїв захисту.
2024: Китайський національний прапор, розроблений Уханьським текстильним університетом, був успішно розгорнутий на зворотному боці Місяця місією «Чан'е-6», що ще більше сприяло розширенню уваги та застосування базальтових захисних тканин.
2025: Китайська корпорація Aero-Engine Corporation of China Hangyu Life Support Equipment Co., Ltd. та прядильна команда академіка Сюй Вейліня з Уханьського текстильного університету спільно створили інноваційну команду «Ера базальтового волокна». Команда займається поглибленими дослідженнями та просуванням повного ланцюга застосування базальтового волокна в аерокосмічній галузі, від сировини до текстильної продукції, вирішуючи міжнародні проблеми космічної науки та вирішуючи основні національні стратегічні потреби.

Інновації та продуктивність

Під керівництвом професорів Сюй Вейліня, Ся Чжигана та Тао Гуанміна, а також таких аспірантів, як Шан Лулу, Сюй Ао та Чжан Шилян, команда постійно впроваджувала інновації та вдосконалювала сучасні технології. Вони стали піонерами технології «коаксіального спірального прядіння», подолавши ключові технічні та апаратні інновації, такі як неруйнівне формування пряжі з низьким крутним моментом та багаторівневе стабільне покриття.

Вони досягли промислового масштабного, безперервного виробництва багаторівневої, органічно-неорганічної композитної, безпечної для шкіри, гнучкої базальтової метаструктурної пряжі (Metayarn).

Міцність виготовленої метапряжі збільшилася на 27,76% порівняно з вихідним базальтовим філаментом.
Залишковий крутний момент пряжі був значно зменшений порівняно з іншими комерційними пряжами, що дозволяє безпосереднє в'язання або ткацтво у приємні для шкіри, гнучкі вироби Metyarn.

Вироби Metayarn, що працюють у складних та екстремальних аерокосмічних умовах, демонструють виняткову адаптивність до навколишнього середовища та структурну стабільність:

Міцність гнучкого виробу не зменшилася, а навпаки, збільшилася, після безперервного промивання рідким азотом при температурі 200°C, гарячим повітрям при 300°C та тривалого впливу сильного сонячного випромінювання.
Він зберіг структурну цілісність після опіку полум'ям при температурі 1300°C.
В'язані вироби з метапряжі мають подовження при розриві до $421\%$ .
Вони зберігають відмінну вогнестійкість та вогнестійкість навіть при температурі 30... $30\%$ , досягаючи інтегрованої функції «комфорту та захисту».