В КНР придумали, как удешевить производство аэрогеля для защиты кораблей в 100 раз
Китайские ученые нашли способ снизить стоимость производства аэрогеля – изоляционного материала для космических аппаратов. Новая технология позволит выпускать его в разы быстрее и дешевле, снизив цену на один литр с сотен долларов до нескольких центов.
Аэрогели часто используются в производстве космических аппаратов из-за их высокой пористости и отличных изоляционных свойств. Один слой аэрогеля может защитить кожу человека от прямого воздействия пламени. Благодаря современным технологиям материал был усовершенствован – использование в виде пленок и аэрозолей еще больше расширило область его применения.
Однако такой материал всегда стоил дорого. Согласно информации на сайте NASA, еще в далеком 2005 году аэрогель, используемый в космических аппаратах агентства, стоил около $1000 за литр. С развитием синтетических технологий цена на них снизилась, но высокоэффективные аэрогели из карбида кремния остаются дорогостоящими по сей день и их цена колеблется от нескольких сотен до нескольких тысяч долларов за литр.
Китайские исследователи нашли способ снизить себестоимость производства аэрогеля до $0,70 за литр. В этом им помог синтез при горении – метод, который предполагает быструю реакцию горения между порошком кремния и политетрафторэтиленом. Порошковая смесь помещается в реакционную камеру и поджигается. Температура материала в течение нескольких секунд достигает 1800℃, что приводит к расширению объема на 1076%. В результате образуется аэрогель, причем с рекордной скоростью – 16 литров в минуту.
Несмотря на то, что в КНР этот материал стоит дешевле, новая технология все равно позволяет сократить цену производства примерно в 100 раз и повысить скорость создания аэрогеля как минимум в 10 раз. «Такой способ производства экономичен по времени и затратам по сравнению с традиционными методами. Он также отличается простотой процесса и низким энергопотреблением, поскольку реакция горения после воспламенения является самоподдерживающейся», – поясняют исследователи.
Полученный из карбида кремния аэрогель обладает пористостью до 99,6%, способен легко менять свою форму и сжиматься, а также восстанавливаться обратно. В лабораторных условиях лист из такого материала легко восстанавливал свою форму после сгибания и скручивания. Такой аэрогель также сохраняет свои изоляционные свойства при температуре до 1000℃, что в разы устойчивее аэрогелей на основе диоксида кремния, которые теряют свои свойства при температуре выше 700℃.
В Китае современные аэрогели использовались в крупных аэрокосмических проектах – например, для изоляции двигателей космического аппарата «Тяньвэнь-1», термоэлектрических элементов лунной автоматической станции «Чанъэ-4» или топливных систем ракеты-носителя «Чанчжэн-5». Новая технология, по мнению ученых, позволит наладить массовое производство и расширить применение аэрогеля в повседневной жизни, промышленности и, конечно же, космической сфере.
Ранее исследователи из ОАЭ и Греции определили пять основных материалов, которые смогут защитить будущих покорителей Марса от высоких доз радиации. Самыми эффективными оказались все сложные материалы (пластмассы, резина и синтетические волокна), марсианский грунт и алюминий при условии сочетания его с другими материалами с низким атомным номером.
