De fapt, nava spațială era foarte curată și ordonată când a părăsit fabrica, dar când s-a întors în Timpul Terestre după o perioadă de zbor spațial, exteriorul navei a devenit „negru”. Capsula Reintry a navei spațiale Shenzhou 13 a mai fost expusă și există o suprafață complet înnegrită și carbonizată pe fagure de miere în afara capsulei Reentry, care este urma arzătoare a capsulei Reintry atunci când intră în atmosferă. O diferență atât de mare, când cunoaștem adevărul, îi face pe oameni să simtă că călătoria zborului în spațiu este cu adevărat plină de tari. De fapt, exteriorul capsulei Reentry a suferit un tratament special. De exemplu, exteriorul este acoperit cu unele materiale de ablație și materiale termoizolante. Chiar dacă temperatura exterioară ajunge la mii de grade Celsius, nu va arde capsula Reintry. Temperatura internă a capsulei Reentry este foarte confortabilă, ceea ce nu va amenința siguranța astronauților și nici nu va afecta funcționarea normală a roverului Marte.
Se înțelege că atunci când capsula Shenzhou Reentry trece prin zona barierei negre, timpul de ardere la temperatură ridicată depășește 6 minute, iar căldura globală ajunge la 120000 kilojulii pe metru pătrat. Sub temperatura ridicată de mii de grade Celsius, dacă este vorba de materiale obișnuite, chiar dacă cele trei straturi interioare și cele trei straturi exterioare, capsula de reintrare a fost deja arsă, așa că trebuie să folosească materiale termoizolante super puternice.
După ani de cercetare, oamenii de știință chinezi au dezvoltat în sfârșit un nou tip de material compozit care integrează izolația, prevenirea căldurii și rezistența la sarcină. Noul material compozit este compus din microsfere goale fenolice, microsfere goale din sticlă, fibre armate și așa mai departe. Noul material compozit este umplut în cea mai puternică structură de fagure în funcție de o anumită cotă, formând un material termoizolant super puternic, formând un strat de „protecție termică” sigură pentru capsula Reentry.
Desigur, pentru a îmbunătăți și mai mult capacitatea de izolare termică a materialelor termoizolante, se adaugă un alt strat de materiale de disipare a căldurii la suprafața exterioară a structurii de tip fagure a capsulei Reentry la temperatură ridicată, care este sublimată direct de la solid la starea gazoasă. Acest proces absoarbe multă căldură, iar căldura reziduală este descompusă prin structura de fagure. Cu acest strat de material de disipare a căldurii, chiar și după ce a fost ars la o temperatură ridicată de 3000 de grade Celsius, cabina va fi încă caldă ca primăvara, asigurând o temperatură de aproximativ 25 de grade. Cu toate acestea, acest material va lăsa urme negre în timpul procesului de descompunere.
Pe lângă materialele termoizolante super-puternice din afara capsulei Reentry, cercetătorii chinezi au efectuat, de asemenea, o mulțime de cercetări privind țesăturile de management termic și materialele de protecție termică în ultimii ani. Aceste realizări inovatoare de cercetare și dezvoltare pot menține corpul uman într-un interval de temperatură confortabil, oferă o nouă direcție pentru dezvoltarea țesăturilor inteligente și pot fi aplicate lumii virtuale pentru a simți schimbarea temperaturii obiectului.
Țesătură de management termic solar molecular eficient și durabil
Îmbunătățirea eficienței utilizării energiei
Materialele de stocare a energiei solare moleculare (MOST) pot capta eficient energia solară, pot stoca energia în legătură chimică prin izomerie moleculară și eliberează energie sub formă de căldură sub stimularea luminii. Datorită integrării sale de absorbție, conversie, stocare și eliberare a energiei solare, a primit o atenție pe scară largă, în special în domeniul managementului termic personal. Cu toate acestea, din cauza problemelor legate de densitatea scăzută de energie, scurgerile ușoare și rezistența slabă a materialelor de stocare a energiei solare moleculare, aplicarea lor în țesăturile de stocare a energiei este limitată.
Pentru a rezolva problemele de mai sus, echipa de cercetare a Universității Jiangnan și a Universității Jiaotong din Shanghai a proiectat și sintetizat molecule de pirazolil azobenzen. Introducerea unei structuri inelare cu cinci membri care conține heteroatomi poate permite moleculelor de pirazolil azobenzen să aibă conversie de izomerizare și timp de stocare a energiei de izomerizare mai mare. Cu toate acestea, rata ridicată de conversie a izomerizării moleculelor de pirazolil azobenzen necesită un răspuns de stimulare a luminii monocromatice, iar iradierea spectrală solară standard poate provoca izomerizare incompletă. Prin urmare, încapsularea moleculelor de pirazolil azobenzen în microcapsule cu performanță de filtrare UV nu numai că rezolvă problema scurgerii în timpul tranziției de fază a moleculelor de pirazolil azobenzen, dar le oferă și performanța de conversie a izomerizării ridicate în lumina UV cu spectru larg. După 2000 de ori de încărcare și descărcare a energiei, de 50 de ori de spălare cu apă și de 50 de ori de frecare, țesătura de stocare a energiei moleculare azobenzen pe bază de pirazol are încă o densitate eficientă de stocare a energiei solare.
În comparație cu metodele de control al temperaturii mediului, cum ar fi încălzirea, ventilația și aerul condiționat, țesăturile eficiente și durabile de gestionare termică solară moleculară îmbunătățesc eficiența utilizării energiei și folosesc energia solară ca sursă de energie pentru a atenua emisiile de carbon și problemele de poluare cauzate de consumul de combustibili fosili. Ele oferă, de asemenea, o modalitate eficientă de a construi o țesătură de stocare a energiei solare care integrează absorbția, conversia, stocarea și eliberarea controlabilă a energiei solare.
Fibre termosensibile pentru țesături de protecție multifuncționale activate termic
Se așteaptă ca textilele inteligente cu o bună adaptabilitate termică și mecanică să joace un rol important în domenii precum protecția împotriva mișcării, salvarea împotriva incendiilor și aerospațial. Cu toate acestea, procesabilitatea slabă, confortul și timpul lung de răspuns al celor mai mulți polimeri adaptativi termici și mecanici raportați și-au limitat aplicațiile.
Recent, echipa Zhang Qinghong/Hou Chengyi a Universității Donghua a proiectat și pregătit continuu o fibră de răspuns termic cu structură de bază a pielii (fibră comercială ca miez/hidrogel sensibil la temperatură ca piele). Fibra compozită a prezentat o adaptabilitate mecanică rapidă, o bună întărire termică și proprietăți de izolare termică.
În acest studiu, cercetătorii au rezolvat problema adeziunii interfațale slabe între fibrele comerciale și hidrogelurile sensibile la stimuli prin construirea unei rețele de ancorare covalente, acoperind astfel cu succes pielea hidrogelului în mod uniform pe o varietate de fibre comerciale, realizând fabricarea continuă la scară largă a fibrelor sensibile termic. . Această metodă este universală și aplicabilă unei varietăți de fibre comerciale. Efectul sinergic al interacțiunii hidrofobe și al legăturii ionice permite ca rezistența la tracțiune (0.65~16 MPa) și modulul elastic al pielii hidrogel să fie ajustate automat odată cu schimbarea temperaturii. Prin urmare, fibra compozită termosensibilă pregătită are caracteristicile de a fi moale și prietenoasă cu pielea la temperatura camerei și tare și rezistentă la impact la temperatură ridicată. În plus, datorită efectului de absorbție a căldurii al separării fazelor și al interacțiunii ionilor, fibra inteligentă poate absorbi o anumită cantitate de căldură într-un mediu cu temperatură ridicată (65 grade ~ 95 grade), reducând temperatura aparentă cu 18 grade ~ 27 grade, realizându-se astfel efectul de prevenire a arsurilor termice. Prin urmare, se așteaptă ca această fibră inteligentă să fie utilizată în domenii precum echipamentul de protecție sportivă și îmbrăcămintea de protecție termică.
Pregătire de filare umedă și impregnare în vid pt
Țesătură nețesă cu schimbare de fază de stocare termică flexibilă pentru țesături care pot fi purtate
Este raportat că echipa lui Shi Quan, cercetător al Institutului Dalian de Fizică Chimică, Academia Chineză de Științe, Wu Zhongshuai și Chen Ying, profesor la Universitatea Deakin din Australia, au făcut noi progrese în cercetarea fazei tip fibre flexibile. schimba materialele. Echipa de cooperare a pregătit țesături nețesute flexibile pe bază de nitrură de bor grafen cu schimbare de fază prin filare umedă și impregnare în vid, care are o flexibilitate excelentă, capacitate de stocare a căldurii și permeabilitate la aer și este utilizată în dispozitivele de management termic uman purtate.
Materialele de stocare a energiei cu schimbare de fază pot absorbi și elibera o cantitate mare de căldură latentă cu schimbare de fază la temperaturi relativ constante și pot fi utilizate ca medii de stocare a energiei termice și control al temperaturii în domeniul managementului termic uman. Cu toate acestea, caracteristicile inerente ale materialelor tradiționale cu schimbare de fază, cum ar fi scurgerile ușoare de lichid, respirabilitatea slabă și rigiditatea solidă, fac dificilă aplicarea în dispozitivele inteligente de management termic.
Pentru a îmbunătăți în continuare permeabilitatea la gaze și densitatea de stocare a energiei dispozitivelor de schimbare de fază, echipa lui Shi Quan, folosind tehnologia de preparare a ansamblului poros tridimensional de grafen a echipei Wu Zhongshuai și avantajele unice ale echipei lui Chen Ying în domeniul nitrurii de bor prepararea foii nano, a propus în comun o strategie generală pentru prepararea țesăturilor nețesute cu schimbare de fază flexibilă cu entalpie ridicată prin filare umedă. Această țesătură nețesă cu schimbare de fază prezintă o valoare ridicată a entalpiei de 206,0 jouli pe gram, stabilitate termică excelentă, capacitate de ciclizare termică cu o rată de retenție a entalpiei de 97,6% după 1000 de cicluri și permeabilitate la vapori de apă foarte ridicată. , care este superior filmelor și fibrelor de material cu schimbare de fază raportate în prezent.
Pompa de fibre încorporată în țesătură poate detecta schimbările de temperatură în lumea virtuală
Cercetătorii de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne din Lausanne, Elveția, au dezvoltat o pompă sub formă de fibră. Această pompă de fibre poate fi cusată direct pe textile și îmbrăcăminte. Este ușor, puternic și lavabil. Această inovație poate fi aplicată în domenii de la Exoschelet până la realitatea virtuală.
Acest studiu a fost realizat pe baza unei pompe scalabile dezvoltate de cercetători în 2019. Forma fibrei optice le permite cercetătorilor să producă pompe mai ușoare și mai puternice, care sunt mai compatibile cu tehnologia Wearable. Pentru a obține structura unică a pompei, cercetătorii au dezvoltat o nouă tehnologie de fabricație prin înfășurarea firelor de cupru și poliuretan în jurul tijelor de oțel și apoi topindu-le la cald. După îndepărtarea tijei de oțel, se pot folosi tehnici standard de țesut și cusut pentru a integra fibre de 2 mm în material textil. Acest tip de pompă este în esență o conductă care își poate genera propria presiune și debit.
Designul simplu al acestei pompe are multe avantaje. Materialele necesare sunt ieftine și ușor de obținut, iar extinderea procesului de fabricație este, de asemenea, relativ ușoară. Datorită corelației directe dintre presiunea generată de pompă și lungimea acesteia, conducta poate fi tăiată în funcție de situația de aplicare, optimizând astfel performanța minimizând greutatea. Designul robust îl face potrivit și pentru curățarea tradițională cu detergent.
Studiul a arătat, de asemenea, mușchiul artificial din țesătură și pompă de fibre încorporate, care poate fi folosit pentru a alimenta exoscheletul moale și pentru a ajuta pacienții să se miște și să meargă. Pompa poate chiar aduce noi dimensiuni lumii realității virtuale prin simularea senzației de temperatură. În această situație, utilizatorul poartă o mănușă, iar pompa de pe mănușă este umplută cu lichid fierbinte sau rece, permițând utilizatorului să simtă schimbările de temperatură atunci când intră în contact cu obiectul virtual.
sursa:https://www.tnc.com.cn/info/c-001001-d-3732509.html