Sehrli issiqlik izolyatsiyasi materiali - Aerogel

Mars yuzasi Yerga qaraganda ancha sovuqroq, minimal harorat -100 darajadan past. Bunday past haroratli muhitda rover issiqlik izolyatsiyasi muammosini qanday hal qiladi?

Darhaqiqat, Yer orbitasidagi kosmik kemalar va Oy yuzasidagi zondlar ham qattiq haroratli muhitga duch kelishadi. Kosmik apparatlarning nisbatan qulay haroratli muhitda ishlashini ta'minlash uchun, odatda, kosmik kemaga tashqi muhit sovuq yoki issiq bo'lishidan qat'i nazar, kosmik kemaga ta'sir qilmasligi uchun ko'p qatlamli issiqlik izolyatsiyasi komponentlari "Kiyim" deb nomlangan izolyatsiya turini qo'yish orqali. .

Biroq, ko'p qatlamli issiqlik izolyatsiyasi komponenti faqat vakuumda yaxshi issiqlik izolyatsiyasi ko'rsatkichlariga ega. Mars yuzasida taxminan 800Pa karbonat angidrid gazi muhitida uning issiqlik izolyatsiyasi ta'siri yo'qoladi. Shuning uchun roverni aerojel bilan izolyatsiya qilish kerak.

Aerojel nano gözenekli qattiq material bo'lib, unda dispersiya muhiti gaz bo'lib, kolloid zarrachalar yoki polimer molekulalari tarmoq tuzilishiga yig'iladi. Aerojel tarmoq strukturasining asosiy zarracha diametri 1-20 nm, gözenek hajmi esa 1-100 nm. Materialdagi g'ovak hajmi havo molekulalarining o'rtacha erkin yo'lidan kichikroq bo'lganligi sababli, gaz konvektsiyasini samarali ravishda bostirish mumkin.

Xo'sh, aerojellarning sehrli tomoni nimada?

1) Yaxshi issiqlik izolyatsiyasi ishlashi

Issiqlik izolyatsiyasi uchun ishlatiladigan PTFE ning issiqlik o'tkazuvchanligi {0}},27W/(m•K), nanoaerojellarning issiqlik o'tkazuvchanligi esa odatda 0,02W/(m•K) ni tashkil qiladi, bu faqat PTFE ning 1/13 qismi. . Buning sababi shundaki, karbonat angidrid gazi Mars atmosferasidagi kichik bo'shliqlarda turg'un bo'lib, konvektiv issiqlik uzatishni rivojlantira olmaydi. Aerojelning mikro tuzilishi nisbatan nozik va issiqlik uzatish yo'li uzoq, bu issiqlik o'tkazuvchanligini pasaytiradi. Shu sababli, past zichlikdagi nano-aerogel materiali Mars roverining issiqlik nazorat qilish tizimi uchun eng yaxshi issiqlik izolyatsiyalovchi materialdir.

(2) Engil vazn

Temirning zichligi 7800kg / m3, ya'ni 1 kubometr temirning og'irligi 7,8 tonnani tashkil qiladi; havoning zichligi 1,29kg/m3 ni tashkil etadi, bu 1 kubometr havoning og'irligi 1,29 kilogrammni tashkil qiladi. Mars roveri ishlatadigan aerojelning zichligi 30kg/m3 ni tashkil etadi, bu havonikidan 23 baravar ko'pdir. Aerojel ishlab chiqarish jarayonida jeldagi suyuqlik gaz bilan almashtirilib, ko'plab teshiklar va strukturaviy hujayralarni hosil qiladi, shuning uchun zichlik juda past bo'ladi.