De fato, a nave estava muito limpa e arrumada quando saiu da fábrica, mas quando voltou ao Tempo Terrestre após um período de voo espacial, a parte externa da nave ficou "preta". A cápsula Reentry da espaçonave Shenzhou 13 já foi exibida antes, e há uma superfície completamente enegrecida e carbonizada no revestimento tipo favo de mel fora da cápsula Reentry, que é o traço de queima da cápsula Reentry quando ela entra na atmosfera. Uma diferença tão grande, quando sabemos a verdade, faz as pessoas sentirem que a jornada do voo espacial é realmente cheia de emoções. De fato, o exterior da cápsula Reentry passou por um tratamento especial. Por exemplo, o exterior é revestido com alguns materiais de ablação e materiais de isolamento térmico. Mesmo que a temperatura externa atinja milhares de graus Celsius, ela não queimará a cápsula Reentry. A temperatura interna da cápsula Reentry é muito confortável, o que não ameaça a segurança dos astronautas nem afeta o funcionamento normal do Mars Rover.
Entende-se que quando a cápsula Shenzhou Reentry passa pela área de barreira preta, o tempo de queima de alta temperatura excede 6 minutos e o calor abrangente atinge 120.000 quilojoules por metro quadrado. Sob a alta temperatura de milhares de graus Celsius, se forem materiais comuns, mesmo que as três camadas internas e as três externas, a cápsula de reentrada já tenha sido queimada, por isso deve usar materiais de isolamento térmico super fortes.
Após anos de pesquisa, os cientistas chineses finalmente desenvolveram um novo tipo de material compósito que integra isolamento, prevenção de calor e suporte de carga. O novo material composto é composto de microesferas ocas fenólicas, microesferas ocas de vidro, fibras reforçadas e assim por diante. O novo material composto é preenchido na estrutura de favo de mel mais forte de acordo com uma determinada cota, formando um material de isolamento térmico super forte, formando uma camada de "proteção térmica" segura para a cápsula Reentry.
Obviamente, para aumentar ainda mais a capacidade de isolamento térmico dos materiais de isolamento térmico, outra camada de materiais de dissipação de calor é adicionada à superfície externa da estrutura alveolar da cápsula Reentry sob alta temperatura, que é sublimada diretamente do sólido para o estado gasoso. Este processo absorve muito calor e o calor residual é decomposto através da estrutura de favo de mel. Com esta camada de material de dissipação de calor, mesmo após ser queimada a uma temperatura elevada de 3000 graus Celsius, a cabine ainda estará quente como a primavera, garantindo uma temperatura em torno de 25 graus. No entanto, este material deixará marcas pretas durante o processo de decomposição.
Além dos materiais de isolamento térmico super fortes fora da cápsula Reentry, os pesquisadores chineses também realizaram muitas pesquisas sobre tecidos de gerenciamento térmico e materiais de proteção térmica nos últimos anos. Essas conquistas inovadoras de pesquisa e desenvolvimento podem manter o corpo humano em uma faixa de temperatura confortável, fornecer uma nova direção para o desenvolvimento de tecidos inteligentes vestíveis e podem ser aplicados ao mundo virtual para detectar a mudança de temperatura do objeto.
Tecido de gerenciamento térmico solar molecular eficiente e durável
Melhorar a eficiência de utilização de energia
Os materiais moleculares de armazenamento de energia solar (MOST) podem efetivamente capturar energia solar, armazenar energia em ligação química através de isomerismo molecular e liberar energia na forma de calor sob a estimulação da luz. Devido à sua integração de absorção, conversão, armazenamento e liberação de energia solar, tem recebido ampla atenção, especialmente no campo do gerenciamento térmico pessoal. No entanto, devido aos problemas de baixa densidade de energia, fácil vazamento e baixa solidez dos materiais de armazenamento de energia solar molecular, sua aplicação em tecidos de armazenamento de energia é limitada.
Para resolver os problemas acima, a equipe de pesquisa da Universidade Jiangnan e da Universidade Jiaotong de Xangai projetou e sintetizou moléculas de pirazolil azobenzeno. A introdução de uma estrutura de anel de cinco membros contendo heteroátomos pode permitir que as moléculas de pirazolil azobenzeno tenham maior conversão de isomerização e tempo de armazenamento de energia de isomerização. No entanto, a alta taxa de conversão de isomerização de moléculas de pirazolil azobenzeno requer uma resposta de estimulação de luz monocromática e a irradiação espectral solar padrão pode causar isomerização incompleta. Portanto, o encapsulamento de moléculas de pirazolil azobenzeno em microcápsulas com desempenho de filtragem UV não apenas resolve o problema de vazamento durante a transição de fase das moléculas de pirazolil azobenzeno, mas também dá a elas o desempenho de conversão de alta isomerização sob luz ultravioleta de amplo espectro. Após 2000 vezes de carga e descarga de energia, 50 vezes de lavagem com água e 50 vezes de fricção, o tecido de armazenamento de energia molecular de azobenzeno à base de pirazol ainda possui uma densidade de armazenamento de energia solar eficiente.
Em comparação com os métodos de controle de temperatura ambiental, como aquecimento, ventilação e ar condicionado, os tecidos de gerenciamento térmico solar molecular eficientes e duráveis melhoram a eficiência da utilização de energia e usam a energia solar como fonte de energia para aliviar as emissões de carbono e os problemas de poluição causados pelo consumo de combustível fóssil. Eles também fornecem uma maneira eficaz de construir um tecido de armazenamento de energia solar que integra absorção, conversão, armazenamento e liberação controlável de energia solar.
Fibras de resposta térmica para tecidos protetores ativados termicamente multifuncionais
Espera-se que tecidos inteligentes com boa adaptabilidade térmica e mecânica desempenhem um papel importante em áreas como proteção de movimento, resgate em incêndio e aeroespacial. No entanto, a baixa processabilidade, conforto e longo tempo de resposta da maioria dos polímeros adaptativos térmicos e mecânicos relatados limitaram suas aplicações.
Recentemente, a equipe de Zhang Qinghong/Hou Chengyi da Donghua University projetou e preparou continuamente uma fibra de resposta térmica com estrutura de núcleo de pele (fibra comercial como núcleo/hidrogel sensível à temperatura como pele). A fibra composta mostrou rápida adaptabilidade mecânica, bom endurecimento térmico e propriedades de isolamento térmico.
Neste estudo, os pesquisadores resolveram o problema da fraca adesão interfacial entre fibras comerciais e hidrogéis responsivos a estímulos construindo uma rede de ancoragem covalente, revestindo assim com sucesso a pele de hidrogel uniformemente em uma variedade de fibras comerciais, realizando fabricação contínua em larga escala de fibras responsivas térmicas . Este método é universal e aplicável a uma variedade de fibras comerciais. O efeito sinérgico da interação hidrofóbica e da ligação iônica permite que a resistência à tração (0.65~16 MPa) e o módulo elástico da película de hidrogel sejam ajustados automaticamente com a mudança de temperatura. Portanto, a fibra compósita de resposta térmica preparada tem as características de macia e amigável à pele em temperatura ambiente e dura e resistente a impactos em altas temperaturas. Além disso, devido ao efeito de absorção de calor da separação de fases e interação de íons, a fibra inteligente pode absorver uma certa quantidade de calor em um ambiente de alta temperatura (65 graus ~ 95 graus), reduzindo a temperatura aparente em 18 graus ~ 27 graus, conseguindo assim o efeito de prevenir queimaduras térmicas. Portanto, espera-se que essa fibra inteligente seja usada em áreas como equipamentos de proteção esportiva e roupas de proteção térmica.
Preparação para fiação úmida e impregnação a vácuo para
Tecido não tecido de mudança de fase de armazenamento térmico flexível para tecidos vestíveis
É relatado que a equipe de Shi Quan, pesquisador do Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Wu Zhongshuai e Chen Ying, professor da Deakin University na Austrália, fizeram novos progressos na pesquisa da fase de tipo de fibra flexível mudar de material. A equipe de cooperação preparou um tecido flexível de mudança de fase baseado em fibra de nitreto de grafeno boro por meio de fiação úmida e impregnação a vácuo, que possui excelente flexibilidade, capacidade de armazenamento de calor e permeabilidade ao ar, e é usado em dispositivos vestíveis de gerenciamento térmico humano.
Os materiais de armazenamento de energia de mudança de fase podem absorver e liberar uma grande quantidade de calor latente de mudança de fase em temperaturas relativamente constantes e podem ser usados como armazenamento de energia térmica e meios de controle de temperatura no campo do gerenciamento térmico humano. No entanto, as características inerentes dos materiais tradicionais de mudança de fase, como fácil vazamento de líquido, baixa respirabilidade e rigidez sólida, dificultam a aplicação em dispositivos de gerenciamento térmico inteligentes vestíveis.
A fim de melhorar ainda mais a permeabilidade do gás e a densidade de armazenamento de energia dos dispositivos de mudança de fase, a equipe de Shi Quan, usando a tecnologia de preparação da montagem porosa tridimensional de grafeno da equipe de Wu Zhongshuai e as vantagens exclusivas da equipe de Chen Ying no campo do nitreto de boro preparação de nanofolhas, propuseram em conjunto uma estratégia geral para a preparação de tecidos não tecidos de mudança de fase flexível de alta entalpia por meio de fiação úmida. Este tecido não tecido de mudança de fase exibe um alto valor de entalpia de 206,0 joules por grama, excelente estabilidade térmica, capacidade de ciclagem térmica com uma taxa de retenção de entalpia de 97,6% após 1.000 ciclos e permeabilidade ultra-alta ao vapor de água , que é superior aos filmes e fibras de material de mudança de fase atualmente relatados.
A bomba de fibra embutida no tecido pode detectar mudanças de temperatura no mundo virtual
Pesquisadores da École Polytechnique Fédérale de Lausanne, em Lausanne, na Suíça, desenvolveram uma bomba em forma de fibra. Esta bomba de fibra pode ser costurada diretamente em tecidos e roupas. É leve, poderoso e lavável. Essa inovação pode ser aplicada em áreas que vão do exoesqueleto à realidade virtual.
Este estudo foi realizado com base em uma bomba escalável desenvolvida por pesquisadores em 2019. A forma de fibra óptica permite aos pesquisadores fabricar bombas mais leves e potentes, mais compatíveis com a tecnologia Wearable. Para alcançar a estrutura única da bomba, os pesquisadores desenvolveram uma nova tecnologia de fabricação envolvendo fios de cobre e poliuretano em torno de hastes de aço e, em seguida, derretendo-os a quente. Depois de remover a haste de aço, técnicas padrão de tecelagem e costura podem ser usadas para integrar fibras de 2 mm ao tecido. Esse tipo de bomba é essencialmente uma tubulação que pode gerar sua própria pressão e vazão.
O design simples desta bomba tem muitas vantagens. Os materiais necessários são baratos e fáceis de obter, e expandir o processo de fabricação também é relativamente fácil. Devido à correlação direta entre a pressão gerada pela bomba e seu comprimento, a tubulação pode ser cortada de acordo com a situação da aplicação, otimizando o desempenho e minimizando o peso. O design robusto também o torna adequado para a limpeza tradicional com detergente.
O estudo também mostrou o músculo artificial feito de tecido e bomba de fibra embutida, que pode ser usado para alimentar o exoesqueleto macio e ajudar os pacientes a se mover e caminhar. A bomba pode até trazer novas dimensões ao mundo da realidade virtual ao simular a sensação de temperatura. Nesta situação, o usuário está usando uma luva, e a bomba na luva é preenchida com líquido quente ou frio, permitindo que o usuário sinta as mudanças de temperatura ao entrar em contato com o objeto virtual.
fonte: https://www.tnc.com.cn/info/c-001001-d-3732509.html