في الواقع ، كانت سفينة الفضاء نظيفة ومرتبة للغاية عندما غادرت المصنع ، ولكن عندما عادت إلى Terrestrial Time بعد فترة من رحلة الفضاء ، أصبح السطح الخارجي لسفينة الفضاء "أسود". تم عرض كبسولة Reentry لسفينة الفضاء Shenzhou 13 من قبل ، وهناك سطح أسود تمامًا ومفحم على شكل قرص العسل خارج كبسولة Reentry ، وهو الأثر المحترق لكبسولة Reentry عندما تدخل الغلاف الجوي. مثل هذا الاختلاف الكبير ، عندما نعرف الحقيقة ، فإنه يجعل الناس يشعرون أن رحلة رحلة الفضاء مليئة بالإثارة حقًا. في الواقع ، خضع الجزء الخارجي من كبسولة Reentry لمعاملة خاصة. على سبيل المثال ، الجزء الخارجي مغطى ببعض مواد الاجتثاث ومواد العزل الحراري. حتى لو وصلت درجة الحرارة الخارجية لآلاف درجات مئوية ، فلن تحرق كبسولة Reentry. درجة الحرارة الداخلية لكبسولة Reentry مريحة للغاية ، ولن تهدد سلامة رواد الفضاء أو تؤثر على التشغيل العادي لمركبة المريخ.
من المفهوم أنه عندما تمر كبسولة Shenzhou Reentry عبر منطقة الحاجز الأسود ، فإن وقت الاحتراق في درجات الحرارة المرتفعة يتجاوز 6 دقائق ، وتصل الحرارة الشاملة إلى 120000 كيلوجول للمتر المربع. تحت درجة حرارة عالية تصل إلى آلاف الدرجات المئوية ، إذا كانت مواد عادية ، حتى لو كانت الطبقات الثلاث الداخلية والطبقات الخارجية الثلاث ، قد تم حرق كبسولة إعادة الدخول بالفعل ، لذلك يجب أن تستخدم مواد عزل حراري فائقة القوة.
بعد سنوات من البحث ، طور العلماء الصينيون أخيرًا نوعًا جديدًا من المواد المركبة التي تدمج العزل والوقاية من الحرارة وتحمل الأثقال. تتكون المادة المركبة الجديدة من كريات مجهرية فينولية مجوفة ، كرات زجاجية مجوفة ، ألياف مقواة ، وما إلى ذلك. يتم تعبئة المادة المركبة الجديدة في أقوى بنية قرص عسل وفقًا لحصة معينة ، وتشكل مادة عزل حراري فائقة القوة ، وتشكل طبقة من "الحماية الحرارية" الآمنة لكبسولة إعادة الدخول.
بالطبع ، من أجل زيادة تعزيز قدرة العزل الحراري لمواد العزل الحراري ، تتم إضافة طبقة أخرى من مواد تبديد الحرارة إلى السطح الخارجي لهيكل قرص العسل لكبسولة Reentry تحت درجة حرارة عالية ، والتي يتم تساميها مباشرة من المادة الصلبة إلى الحالة الغازية. تمتص هذه العملية الكثير من الحرارة ، وتتحلل الحرارة المتبقية من خلال هيكل قرص العسل. مع هذه الطبقة من مادة تبديد الحرارة ، حتى بعد حرقها عند درجة حرارة عالية تصل إلى 3000 درجة مئوية ، ستظل المقصورة دافئة مثل الزنبرك ، مما يضمن درجة حرارة تبلغ حوالي 25 درجة. ومع ذلك ، ستترك هذه المادة علامات سوداء أثناء عملية التحلل.
بالإضافة إلى مواد العزل الحراري فائقة القوة خارج كبسولة Reentry ، أجرى الباحثون الصينيون أيضًا الكثير من الأبحاث حول أقمشة الإدارة الحرارية ومواد الحماية الحرارية في السنوات الأخيرة. يمكن أن تحافظ إنجازات البحث والتطوير المبتكرة هذه على جسم الإنسان في نطاق درجة حرارة مريح ، وتوفر اتجاهًا جديدًا لتطوير أقمشة ذكية يمكن ارتداؤها ، ويمكن تطبيقها على العالم الافتراضي لاستشعار تغير درجة حرارة الجسم.
نسيج إدارة حراري شمسي جزيئي فعال ودائم
تحسين كفاءة استخدام الطاقة
يمكن لمواد تخزين الطاقة الشمسية الجزيئية (MOST) التقاط الطاقة الشمسية بشكل فعال ، وتخزين الطاقة في رابطة كيميائية من خلال التماثل الجزيئي ، وإطلاق الطاقة في شكل حرارة تحت تحفيز الضوء. نظرًا لتكاملها مع امتصاص الطاقة الشمسية وتحويلها وتخزينها وإطلاقها ، فقد حظيت باهتمام واسع ، خاصة في مجال الإدارة الحرارية الشخصية. ومع ذلك ، نظرًا لمشاكل انخفاض كثافة الطاقة ، والتسرب السهل ، وضعف ثبات مواد تخزين الطاقة الشمسية الجزيئية ، فإن تطبيقها في أقمشة تخزين الطاقة محدود.
لحل المشكلات المذكورة أعلاه ، قام فريق البحث من جامعة Jiangnan وجامعة Shanghai Jiaotong بتصميم وتركيب جزيئات pyrazolyl Azobenzene. يمكن أن يؤدي إدخال بنية الحلقة المكونة من خمسة أعضاء والتي تحتوي على ذرات غير متجانسة إلى تمكين جزيئات Pyrazolyl Azobenzene من زيادة تحويل الأزمرة ووقت تخزين طاقة الأزمرة. ومع ذلك ، فإن معدل تحويل الأزمرة المرتفع لجزيئات بيرازوليل آزوبنزين يتطلب استجابة تحفيز ضوئي أحادية اللون ، ويمكن أن يتسبب الإشعاع الطيفي الشمسي القياسي في تشابك غير كامل. لذلك ، فإن تغليف جزيئات pyrazolyl Azobenzene في كبسولات دقيقة مع أداء ترشيح للأشعة فوق البنفسجية لا يحل فقط مشكلة التسرب أثناء الانتقال الطوري لجزيئات Pyrazolyl Azobenzene ، بل يمنحها أيضًا أداء تحويل عالي الأزمرة تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية واسع الطيف. بعد 2000 مرة من شحن وتفريغ الطاقة ، 50 مرة من غسل الماء و 50 مرة من الاحتكاك ، لا يزال نسيج تخزين الطاقة الجزيئية Azobenzene القائم على pyrazol يتمتع بكثافة تخزين طاقة شمسية فعالة.
بالمقارنة مع طرق التحكم في درجة الحرارة البيئية مثل التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ، تعمل أقمشة الإدارة الحرارية الشمسية الجزيئية الفعالة والمتينة على تحسين كفاءة استخدام الطاقة ، واستخدام الطاقة الشمسية كمصدر للطاقة للتخفيف من انبعاثات الكربون ومشاكل التلوث الناتجة عن استهلاك الوقود الأحفوري. كما أنها توفر طريقة فعالة لبناء نسيج لتخزين الطاقة الشمسية يدمج امتصاص الطاقة الشمسية وتحويلها وتخزينها وإطلاقها القابل للتحكم.
ألياف تستجيب للحرارة للأقمشة الواقية متعددة الوظائف التي يتم تنشيطها حراريًا
من المتوقع أن تلعب المنسوجات الذكية ذات القدرة على التكيف الحراري والميكانيكي دورًا مهمًا في مجالات مثل حماية الحركة والإنقاذ من الحرائق والفضاء. ومع ذلك ، فإن ضعف قابلية المعالجة والراحة ووقت الاستجابة الطويل لمعظم البوليمرات التكيفية الحرارية والميكانيكية المبلغ عنها قد حد من تطبيقاتها.
في الآونة الأخيرة ، صمم فريق Zhang Qinghong / Hou Chengyi من جامعة Donghua وأعد باستمرار ألياف استجابة حرارية ذات بنية أساسية للجلد (الألياف التجارية مثل هيدروجيل حساس للحرارة / اللب مثل الجلد). أظهرت الألياف المركبة قدرة ميكانيكية سريعة ، تصلب حراري جيد وخصائص عزل حراري.
في هذه الدراسة ، قام الباحثون بحل مشكلة الالتصاق البيني الضعيف بين الألياف التجارية والهيدروجيلات المستجيبة للمحفزات من خلال بناء شبكة تثبيت تساهمية ، وبالتالي نجح في طلاء جلد الهيدروجيل بالتساوي على مجموعة متنوعة من الألياف التجارية ، وتحقيق التصنيع المستمر على نطاق واسع للألياف المستجيبة للحرارة . هذه الطريقة عالمية وقابلة للتطبيق على مجموعة متنوعة من الألياف التجارية. يتيح التأثير التآزري للتفاعل الكارثي للماء والرابطة الأيونية تعديل قوة الشد (0. 65 ~ 16 ميجا باسكال) ومعامل المرونة لجلد الهيدروجيل تلقائيًا مع تغير درجة الحرارة. لذلك ، تتميز الألياف المركبة المستجيبة للحرارة المحضرة بخصائص ناعمة وصديقة للبشرة في درجة حرارة الغرفة ومقاومة للتأثيرات الصلبة في درجات الحرارة العالية. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لتأثير امتصاص الحرارة لفصل الطور والتفاعل الأيوني ، يمكن للألياف الذكية أن تمتص كمية معينة من الحرارة في بيئة درجة حرارة عالية (65 درجة ~ 95 درجة) ، مما يقلل من درجة الحرارة الظاهرة بمقدار 18 درجة ~ 27 درجة ، وبالتالي تحقيق تأثير منع الحروق الحرارية. لذلك ، من المتوقع أن يتم استخدام هذه الألياف الذكية في مجالات مثل معدات الحماية الرياضية والملابس الواقية من الحرارة.
تحضير الغزل الرطب والتشريب بالتفريغ
تتغير مرحلة التخزين الحراري المرن للأقمشة غير المنسوجة للأقمشة القابلة للارتداء
يُذكر أن فريق شي تشيوان ، الباحث في معهد داليان للفيزياء الكيميائية ، والأكاديمية الصينية للعلوم ، وو تشونغشواي وتشين ينغ ، الأستاذ بجامعة ديكين في أستراليا ، قد أحرزوا تقدمًا جديدًا في البحث عن مرحلة نوع الألياف المرنة تغيير المواد. قام فريق التعاون بإعداد نسيج غير منسوج مرن يعتمد على ألياف نيتريد الجرافين البورون من خلال الغزل الرطب والتشريب بالفراغ ، والذي يتمتع بمرونة ممتازة ، وسعة تخزين حرارية ، ونفاذية هواء ، ويستخدم في أجهزة الإدارة الحرارية البشرية القابلة للارتداء.
يمكن لمواد تخزين الطاقة المتغيرة الطور أن تمتص وتحرر قدرًا كبيرًا من الحرارة الكامنة المتغيرة في الطور عند درجات حرارة ثابتة نسبيًا ، ويمكن استخدامها كوسط تخزين للطاقة الحرارية ووسائط للتحكم في درجة الحرارة في مجال الإدارة الحرارية البشرية. ومع ذلك ، فإن الخصائص المتأصلة في مواد تغيير الطور التقليدية مثل التسرب السهل للسائل ، وقابلية التهوية السيئة ، والصلابة الصلبة تجعل من الصعب تطبيقها في أجهزة الإدارة الحرارية الذكية القابلة للارتداء.
من أجل زيادة تحسين نفاذية الغاز وكثافة تخزين الطاقة لأجهزة تغيير الطور ، استخدم فريق Shi Quan تقنية التحضير للتجميع المسامي ثلاثي الأبعاد من الجرافين لفريق Wu Zhongshuai والمزايا الفريدة لفريق Chen Ying في مجال نيتريد البورون إعداد صفائح النانو ، اقترح بشكل مشترك إستراتيجية عامة لإعداد الأقمشة غير المنسوجة ذات المحتوى الحراري العالي والمرنة من خلال الغزل الرطب. يُظهر النسيج غير المنسوج المتغير في هذه المرحلة قيمة محتوى حراري عالية تبلغ 2 0 6.0 جول لكل جرام ، واستقرار حراري ممتاز ، وقدرة تدوير حرارية مع معدل احتفاظ بالمحتوى الحراري بنسبة 97.6 بالمائة بعد 1000 دورة ، ونفاذية عالية جدًا لبخار الماء ، والذي يتفوق على أغشية وألياف مواد تغيير الطور المبلغ عنها حاليًا.
يمكن لمضخة الألياف المدمجة في القماش أن تستشعر التغيرات في درجات الحرارة في العالم الافتراضي
طور باحثون من مدرسة الفنون التطبيقية في لوزان في لوزان ، سويسرا ، مضخة على شكل ألياف. يمكن خياطة مضخة الألياف مباشرة على المنسوجات والملابس. إنه خفيف الوزن وقوي وقابل للغسل. يمكن تطبيق هذا الابتكار على مجالات من الهيكل الخارجي إلى الواقع الافتراضي.
أُجريت هذه الدراسة على أساس مضخة قابلة للتطوير طورها الباحثون في عام 2019. يمكّن شكل الألياف الضوئية الباحثين من تصنيع مضخات أخف وزنًا وأكثر قوة ، وهي أكثر توافقًا مع التكنولوجيا القابلة للارتداء. من أجل تحقيق الهيكل الفريد للمضخة ، طور الباحثون تقنية تصنيع جديدة عن طريق لف أسلاك النحاس والبولي يوريثان حول قضبان فولاذية ثم صهرها على الساخن. بعد إزالة القضيب الفولاذي ، يمكن استخدام تقنيات النسيج والخياطة القياسية لدمج ألياف 2 مم في النسيج. هذا النوع من المضخات هو في الأساس خط أنابيب يمكنه أن يولد ضغطه ومعدل التدفق الخاص به.
يتميز التصميم البسيط لهذه المضخة بالعديد من المزايا. المواد المطلوبة رخيصة وسهلة الحصول عليها ، كما أن توسيع عملية التصنيع سهل نسبيًا. نظرًا للعلاقة المباشرة بين الضغط الناتج عن المضخة وطولها ، يمكن قطع خط الأنابيب وفقًا لحالة التطبيق ، وبالتالي تحسين الأداء مع تقليل الوزن. كما أن التصميم القوي يجعلها مناسبة لتنظيف المنظفات التقليدية.
وأظهرت الدراسة أيضًا العضلات الاصطناعية المصنوعة من القماش ومضخة الألياف المدمجة ، والتي يمكن استخدامها لتشغيل الهيكل الخارجي الناعم ومساعدة المرضى على الحركة والمشي. يمكن للمضخة أن تجلب أبعادًا جديدة إلى عالم الواقع الافتراضي من خلال محاكاة الإحساس بدرجة الحرارة. في هذه الحالة ، يرتدي المستخدم قفازًا ، ويتم تعبئة المضخة الموجودة بالقفاز بسائل ساخن أو بارد ، مما يسمح للمستخدم أن يشعر بتغيرات درجة الحرارة عند ملامسته للجسم الافتراضي.
المصدر: https: //www.tnc.com.cn/info/c -001001- د -3732509 .html