U stvari, svemirski brod je bio vrlo čist i uredan kada je izašao iz tvornice, ali kada se vratio u zemaljsko vrijeme nakon perioda svemirskog leta, izvana je svemirski brod postao "crn". Kapsula Reentry svemirskog broda Shenzhou 13 već je bila izložena, a na vanjskom dijelu kapsule Reentry nalazi se potpuno pocrnjela i karbonizirana površina na saću poput saća, što je gorući trag kapsule Reentry kada uđe u atmosferu. Tako velika razlika, kada znamo istinu, čini da ljudi osjećaju da je putovanje svemirskim letom doista puno uzbuđenja. Zapravo, vanjski dio Reentry kapsule je podvrgnut posebnom tretmanu. Na primjer, vanjski dio je obložen nekim materijalima za ablaciju i materijalima za toplinsku izolaciju. Čak i ako vanjska temperatura dosegne tisuće stupnjeva Celzijusa, neće spaliti Reentry kapsulu. Unutarnja temperatura kapsule Reentry je vrlo ugodna, što neće ugroziti sigurnost astronauta niti utjecati na normalan rad Mars rovera.
Podrazumijeva se da kada Shenzhou Reentry kapsula prolazi kroz područje crne barijere, vrijeme gorenja na visokoj temperaturi premašuje 6 minuta, a sveobuhvatna toplina doseže 120 000 kilodžula po kvadratnom metru. Pod visokom temperaturom od tisuća stupnjeva Celzijusa, ako se radi o običnim materijalima, čak i ako su tri unutarnja sloja i tri vanjska sloja, kapsula za ponovni ulazak već je izgorjela, pa mora koristiti super jake toplinske izolacijske materijale.
Nakon godina istraživanja, kineski znanstvenici konačno su razvili novu vrstu kompozitnog materijala koji objedinjuje izolaciju, zaštitu od topline i nosivost. Novi kompozitni materijal sastoji se od fenolnih šupljih mikrosfera, staklenih šupljih mikrosfera, ojačanih vlakana i tako dalje. Novi kompozitni materijal ispunjava se u najjaču strukturu saća prema određenoj kvoti, tvoreći super jak toplinski izolacijski materijal, tvoreći sloj sigurne "toplinske zaštite" za Reentry kapsulu.
Naravno, kako bi se dodatno poboljšala sposobnost toplinske izolacije materijala za toplinsku izolaciju, na vanjsku površinu saćaste strukture kapsule Reentry pod visokom temperaturom dodaje se još jedan sloj materijala za raspršivanje topline, koji se izravno sublimira iz krutine u plinovito stanje. Ovaj proces apsorbira puno topline, a zaostala toplina se razgrađuje kroz strukturu saća. S ovim slojem materijala za raspršivanje topline, čak i nakon spaljivanja na visokoj temperaturi od 3000 stupnjeva Celzijusa, kabina će i dalje biti topla kao u proljeće, osiguravajući temperaturu od oko 25 stupnjeva. Međutim, ovaj će materijal ostaviti crne mrlje tijekom procesa razgradnje.
Uz super jake materijale za toplinsku izolaciju izvan kapsule Reentry, kineski istraživači su posljednjih godina također proveli mnogo istraživanja o tkaninama za upravljanje toplinom i materijalima za toplinsku zaštitu. Ova inovativna istraživačka i razvojna dostignuća mogu održavati ljudsko tijelo u ugodnom temperaturnom rasponu, pružiti novi smjer za razvoj nosivih inteligentnih tkanina i mogu se primijeniti na virtualni svijet kako bi se osjetila promjena temperature predmeta.
Učinkovita i izdržljiva molekularna tkanina za upravljanje solarnom toplinom
Poboljšajte učinkovitost korištenja energije
Molekularni materijali za skladištenje solarne energije (MOST) mogu učinkovito uhvatiti sunčevu energiju, pohraniti energiju u kemijskoj vezi putem molekularne izomerije i osloboditi energiju u obliku topline pod stimulacijom svjetlosti. Zbog svoje integracije apsorpcije, pretvorbe, skladištenja i otpuštanja sunčeve energije, dobio je široku pozornost, posebno u području osobnog upravljanja toplinom. Međutim, zbog problema niske gustoće energije, lakog curenja i slabe postojanosti molekularnih materijala za pohranu sunčeve energije, njihova je primjena u tkaninama za pohranu energije ograničena.
Kako bi riješio gore navedene probleme, istraživački tim Sveučilišta Jiangnan i Sveučilišta Jiaotong u Šangaju dizajnirao je i sintetizirao molekule pirazolil azobenzena. Uvođenje peteročlane prstenaste strukture koja sadrži heteroatome može omogućiti molekulama pirazolil azobenzena veću konverziju izomerizacije i vrijeme skladištenja energije izomerizacije. Međutim, visoka stopa pretvorbe izomerizacije molekula pirazolil azobenzena zahtijeva odgovor monokromatske svjetlosne stimulacije, a standardno sunčevo spektralno zračenje može uzrokovati nepotpunu izomerizaciju. Stoga, kapsuliranje molekula pirazolil azobenzena u mikrokapsule s učinkom UV filtriranja ne samo da rješava problem istjecanja tijekom faznog prijelaza molekula pirazolil azobenzena, već im također daje performanse visoke pretvorbe izomerizacije pod širokim spektrom UV svjetla. Nakon 2000 puta punjenja i pražnjenja energije, 50 puta pranja vodom i 50 puta trenja, tkanina za pohranu molekularne energije Azobenzena na bazi pirazola još uvijek ima učinkovitu gustoću pohrane solarne energije.
U usporedbi s metodama kontrole temperature okoliša kao što su grijanje, ventilacija i klimatizacija, učinkovite i izdržljive tkanine za upravljanje molekularnom solarnom toplinom poboljšavaju učinkovitost iskorištavanja energije i koriste solarnu energiju kao izvor energije za ublažavanje emisija ugljika i problema zagađenja uzrokovanih potrošnjom fosilnih goriva. Oni također pružaju učinkovit način za izgradnju tkanine za pohranu solarne energije koja integrira apsorpciju, pretvorbu, skladištenje i kontrolirano otpuštanje sunčeve energije.
Vlakna koja reagiraju na toplinu za multifunkcionalne zaštitne tkanine koje se aktiviraju toplinom
Očekuje se da će inteligentni tekstil s dobrom toplinskom i mehaničkom prilagodljivošću igrati važnu ulogu u područjima kao što su zaštita od kretanja, spašavanje od požara i zrakoplovstvo. Međutim, loša obradivost, udobnost i dugo vrijeme odziva većine prijavljenih termo i mehanički adaptivnih polimera ograničili su njihovu primjenu.
Nedavno je tim Zhang Qinghong/Hou Chengyi sa Sveučilišta Donghua dizajnirao i kontinuirano pripremao vlakno za toplinski odgovor sa strukturom jezgre kože (komercijalno vlakno kao jezgra/hidrogel osjetljiv na temperaturu kao koža). Kompozitno vlakno pokazalo je brzu mehaničku prilagodljivost, dobra toplinska otvrdnjavanja i svojstva toplinske izolacije.
U ovoj su studiji istraživači riješili problem slabog prianjanja na međupovršinu između komercijalnih vlakana i hidrogelova koji reagiraju na podražaje konstruiranjem kovalentne mreže za sidrenje, čime su uspješno ravnomjerno obložili kožu hidrogela na različita komercijalna vlakna, ostvarujući kontinuiranu proizvodnju vlakana koja reagiraju na toplinu velikih razmjera. . Ova metoda je univerzalna i primjenjiva na različita komercijalna vlakna. Sinergistički učinak hidrofobne interakcije i ionske veze omogućuje da se vlačna čvrstoća (0.65~16 MPa) i modul elastičnosti hidrogelne kože automatski prilagođavaju promjenom temperature. Stoga pripremljena kompozitna vlakna koja reagiraju na toplinu imaju karakteristike mekih i prijatnih za kožu na sobnoj temperaturi te čvrstih i otpornih na udarce na visokim temperaturama. Osim toga, zbog učinka apsorpcije topline odvajanja faza i interakcije iona, pametno vlakno može apsorbirati određenu količinu topline u okruženju visoke temperature (65 stupnjeva ~ 95 stupnjeva), smanjujući prividnu temperaturu za 18 stupnjeva ~ 27 stupnjeva, čime se postiže učinak sprječavanja termičkih opeklina. Stoga se očekuje da će se ovo inteligentno vlakno koristiti u područjima kao što su sportska zaštitna oprema i toplinska zaštitna odjeća.
Mokro predenje i priprema vakuumske impregnacije za
Fleksibilna netkana tkanina s promjenom faze skladištenja topline za nosive tkanine
Objavljeno je da je tim Shi Quana, istraživača Instituta za kemijsku fiziku Dalian, Kineske akademije znanosti, Wu Zhongshuaija i Chen Yinga, profesora sa Sveučilišta Deakin u Australiji, postigao novi napredak u istraživanju faze tipa fleksibilnih vlakana mijenjati materijale. Tim za suradnju pripremio je fleksibilnu netkanu tkaninu s faznom promjenom vlakana grafen bor nitrida kroz mokro predenje i vakuumsku impregnaciju, koja ima izvrsnu fleksibilnost, kapacitet skladištenja topline i propusnost zraka, a koristi se u nosivim uređajima za upravljanje toplinom.
Materijali za pohranu energije promjene faze mogu apsorbirati i otpustiti veliku količinu latentne topline promjene faze pri relativno konstantnim temperaturama i mogu se koristiti kao mediji za pohranu toplinske energije i kontrolu temperature u području upravljanja ljudskom toplinom. Međutim, inherentne karakteristike tradicionalnih materijala s promjenom faze kao što su lako curenje tekućine, slaba prozračnost i čvrsta krutost otežavaju primjenu u nosivim inteligentnim uređajima za upravljanje toplinom.
Kako bi se dodatno poboljšala propusnost plina i gustoća skladištenja energije uređaja za promjenu faze, Shi Quanov tim, koristeći tehnologiju pripreme grafenskog trodimenzionalnog poroznog sklopa tima Wu Zhongshuaija i jedinstvene prednosti tima Chen Yinga u polju borovog nitrida priprema nano listova, zajednički su predložili opću strategiju za pripremu netkanih tkanina s visokom entalpijom i fleksibilnom faznom promjenom kroz mokro predenje. Ova netkana tkanina s promjenom faze pokazuje visoku vrijednost entalpije od 206,0 džula po gramu, izvrsnu toplinsku stabilnost, sposobnost toplinskog ciklusa sa stopom zadržavanja entalpije od 97,6 posto nakon 1000 ciklusa i ultra-visoku propusnost vodene pare , koji je superiorniji od trenutno prijavljenih filmova i vlakana materijala s faznom promjenom.
Vlaknasta pumpa ugrađena u tkaninu može osjetiti promjene temperature u virtualnom svijetu
Istraživači s École Polytechnique Fédérale de Lausanne u Lausannei, Švicarska, razvili su pumpu u obliku vlakana. Ova vlaknasta pumpa može se izravno zašiti na tekstil i odjeću. Lagan je, moćan i periv. Ova se inovacija može primijeniti na polja od egzoskeleta do virtualne stvarnosti.
Ova je studija provedena na temelju skalabilne pumpe koju su istraživači razvili 2019. Oblik optičkog vlakna omogućuje istraživačima proizvodnju lakših i snažnijih pumpi koje su kompatibilnije s Wearable tehnologijom. Kako bi se postigla jedinstvena struktura crpke, istraživači su razvili novu proizvodnu tehnologiju omatanjem bakrenih i poliuretanskih žica oko čeličnih šipki, a zatim ih tople. Nakon uklanjanja čelične šipke, standardne tehnike tkanja i šivanja mogu se koristiti za integraciju vlakana od 2 mm u tekstil. Ova vrsta pumpe je u biti cjevovod koji može generirati vlastiti tlak i protok.
Jednostavan dizajn ove pumpe ima mnoge prednosti. Potrebni materijali su jeftini i lako ih je nabaviti, a proširenje proizvodnog procesa također je relativno jednostavno. Zbog izravne korelacije između tlaka koji stvara crpka i njezine duljine, cjevovod se može rezati prema situaciji primjene, čime se optimizira izvedba uz smanjenje težine. Čvrsti dizajn također ga čini prikladnim za čišćenje tradicionalnim deterdžentom.
Studija je također pokazala umjetni mišić izrađen od tkanine i ugrađenu pumpu od vlakana, koja se može koristiti za napajanje mekog egzoskeleta i pomoć pacijentima pri kretanju i hodanju. Crpka čak može unijeti nove dimenzije u svijet virtualne stvarnosti simulirajući osjet temperature. U ovoj situaciji korisnik nosi rukavicu, a pumpica na rukavici je napunjena toplom ili hladnom tekućinom, što korisniku omogućuje da osjeti promjene temperature kada je u kontaktu s virtualnim objektom.
izvor:https://www.tnc.com.cn/info/c-001001-d-3732509.html