Können Steine ​​in die Kleidung eindringen? Diese Art von Stein kann sowohl auf der Erde als auch auf dem Mond gefunden werden!

Die Kleidung, die wir tragen, besteht im Wesentlichen aus Baumwolle, Fasern usw. Haben Sie schon einmal Kleidung aus Stein gesehen? Wird irgendjemand, der das hört, höhnisch grinsen und sagen: Wie ist das möglich? Es könnte jedoch wahr werden, dass aus Steinen nicht nur Kleidung hergestellt werden kann, sondern auch Kleidung, die „Strom erzeugen“ kann.

Kleidung, die Strom erzeugt

Basalt ist ein weit verbreiteter Pflasterstein, der sowohl auf der Erde als auch auf dem Mond in großen Mengen vorkommt. Durch eine spezielle Verarbeitung kann sie jedoch ihre Form verändern und zu einem Hochleistungsfasermaterial mit metallischem Glanz werden – der Basaltfaser.

Fertigprodukte aus Basaltfasern

Die Faser ist 5 bis 10 Mal stärker als Stahl, wiegt aber nur etwa 1/3 des gleichen Volumens von Stahl. Darüber hinaus verfügt es über wärmeisolierende, isolierende und strahlenschützende Eigenschaften. Noch wertvoller ist, dass beim Herstellungsprozess der Basaltfaser grundsätzlich keine Schadstoffe freigesetzt werden und die Umweltverschmutzung sehr gering ist. Daher bezeichnen manche Leute die Herstellungstechnologie bildlich als „die Kunst, Stein in Gold zu verwandeln“.

mein Land hat Basaltfasern als eines der vier wichtigsten Fasermaterialien für die Entwicklung aufgeführt und die industrielle Produktion erreicht. Sein Anwendungsbereich ist ebenfalls sehr breit und er kann in der Luft- und Raumfahrt, im Bauwesen und bei Baumaterialien, im Straßen- und Brückenbau, im Schiffsbau, in der Windkrafterzeugung und in anderen Bereichen eingesetzt werden.

Derzeit werden Basaltfasern hauptsächlich zur Verstärkung von Verbundwerkstoffen eingesetzt, manche Menschen verwenden Basaltfasern jedoch auch als Bekleidungsstoffe. Einige Forscher verwendeten simulierten Mondboden als Rohmaterial, um anpassbare Basaltfasern herzustellen, und bereiteten dann ein triboelektrisches Basalttextil vor, aus dem nicht nur Kleidung hergestellt werden kann, sondern das auch Kleidung in ein tragbares Gerät verwandeln kann.

Hochtemperatur-Flammenkalzinierungsexperiment von triboelektrischen Basalttextilien

Nach dem Antippen „erzeugt“ dieses Textil Strom und kann wie eine Powerbank eine Uhr oder ein Mobiltelefon aufladen. Dies liegt daran, dass Wissenschaftler den Effekt der Reibungselektrifizierung nutzen, um der Basaltfaser eine Polyimidfaser hinzuzufügen. Wenn zwei verschiedene Fasern in Reibungskontakt kommen, kann die durch die Bewegung des menschlichen Körpers erzeugte Energie in elektrische Energie umgewandelt werden.

Neben der Stromerzeugung haben Wissenschaftler auch ein tragbares Alarmsystem für extreme Temperaturen entwickelt, das dafür sorgt, dass triboelektrische Basalttextilien bei einem Brand nicht nur „unbeschadet“ bleiben, sondern dass der Träger durch einen Schlag darauf sogar ein Notsignal an die Rettungskräfte senden kann.

Eine Reihe von Experimenten hat gezeigt, dass dieser neue Textiltyp in Umgebungen mit extrem hohen Temperaturen (520 °C) oder extrem niedrigen Temperaturen (-196 °C) Strom erzeugen kann. In Zukunft wird erwartet, dass es in extremen Umgebungen wie hohen und niedrigen Breitengraden, großen Höhen, Wüsten und sogar im Weltraum eingesetzt wird.

Der ungehorsame Stein

Wenn normale Menschen bei schwachem Akku telefonieren, können sie ihre Telefone über ihre Kleidung aufladen. Wenn Feuerwehrleute in ein Feuermeer stürmen, kann ihre Kleidung isolieren und hohen Temperaturen standhalten; Wenn Astronauten im Weltraum reisen, kann ihre Kleidung die Strahlung blockieren. Doch aus hartem Stein Kleidung zu machen, und zwar Funktionskleidung, ist keine leichte Aufgabe.

Basalt ist eine Steinart, die nicht so „gehorsam“ ist. Es handelt sich um ein Naturprodukt mit großen Schwankungen in der chemischen Zusammensetzung. Daher ist die Leistung der Basaltfaser selbst während der Herstellung instabil. Zweitens erfordert die Herstellung von Basaltfasern aus Basalterz zwei Prozesse: Schmelzen und Ziehen. Beim Basaltschmelzprozess schmelzen nach und nach verschiedene Mineralien im Erz. Sobald eine unvollständig geschmolzene kristalline Phase vorliegt, kann es leicht zur Bildung eines sekundären Kristallkeims kommen. Beim Basaltdrahtziehprozess neigt die Basaltschmelze zudem in unterschiedlichem Ausmaß zur Kristallisation. Diese Kristallisation muss so weit wie möglich vermieden werden, da sie sonst die Eigenschaften der Faser und die Qualität des Endprodukts beeinträchtigt.

Sowohl für den Schmelz- als auch den Ziehprozess gelten sehr strenge Temperaturanforderungen. Zunächst werden große Basaltstücke bei einer hohen Temperatur von 1500 °C 2 bis 4 Stunden lang geschmolzen und in gleichmäßige kleine Partikel zerbrochen. Anschließend werden die kleinen Partikel in eine Spinnanlage gegeben und bei 1350 °C zu Basaltmonofilamenten gezogen. Wenn die Temperatur in der Schmelzphase zu niedrig ist, kann es sein, dass der Basalt nicht vollständig schmilzt und sich kleine Partikel darin vermischen, wodurch leicht Blasen entstehen und sich aus Steinen neue Partikel bilden können. Wenn in der Ziehphase die Schmelztemperatur zu hoch ist, verringert sich die Viskosität der Basaltschmelze, was zu einer Verringerung der Ziehleistung und der Faserfestigkeit führt.

Basalt

Neben der Temperatur beeinflusst auch die Ziehgeschwindigkeit die Qualität der Basaltfaser. Neugeborene Seide ist wie ein Baby, sie ist bei der Geburt sehr zerbrechlich und muss sorgfältig gepflegt werden. Bei zu großer Krafteinwirkung reißt der Faden sofort; Wenn das Baby größer wird, müssen Sie es beschleunigen und ihm eine Dehnungskraft verleihen, um sein Wachstum zu fördern.

Um die Qualität der Basaltfasern zu verbessern, haben Wissenschaftler umfangreiche Untersuchungen zu Schmelz- und Ziehtemperatur sowie Technologie durchgeführt. Obwohl mein Land erst spät mit der Erforschung von Basaltfasern begonnen hat, konnten die Wissenschaftler nach kontinuierlicher und schwieriger Erkundung viele Schwierigkeiten in der Fertigungstechnologie überwinden, sodass China zu einem der wenigen Länder der Welt geworden ist, das die Technologie zur Herstellung von Basaltfasern beherrscht.

Es ist nicht einfach, aus Stein Fasern zu machen, und auch die Herstellung wirklich tragbarer Basalttextilien ist ein globales Problem. Steinfaser fühlt sich härter an und juckt ein wenig. Es kann als Feuerschutz und Wärmeisolierung für Industrieanlagen verwendet werden, als Kleidung muss es jedoch so behandelt werden, dass es bequem und hautfreundlich ist.

Basaltfaser-Twillgewebe

Wie macht man Basalttextilien weich? Wissenschaftler haben die Idee vorgeschlagen, jedes Bündel Basaltfasern mit Komfortfasern zu umwickeln, um Verbundgarne herzustellen, die nun erfolgreich für Stoffe von Feuerwehruniformen verwendet wurden. Der gängige Stoff für Feuerwehrkleidung, Aramid, hat eine Hitzebeständigkeitsgrenze von 300 °C, während die Hitzebeständigkeitsgrenze von Basalttextilien 1.000 °C erreichen kann, über einen langen Zeitraum bei 600 °C verwendet werden kann, mehr als 10.000 Biegevorgängen standhält und der Stückpreis nur 1/3 des Aramidpreises beträgt.

Neben der Herstellung von Verbundgarnen planen einige Wissenschaftler auch, die Basaltfaser nach der Faserbildung mithilfe eines Ölers mit einer Schicht Netzmittel zu überziehen und so die Weichheit der Faser zu verbessern.

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie sind heutige Textilien nicht mehr auf die Erfüllung traditioneller Bedürfnisse beschränkt, und das gilt auch für Basalttextilien. Triboelektrische Basalttextilien sind ein erster Versuch, Textilien in tragbare Geräte zu verwandeln. Obwohl die Effizienz der Stromerzeugung noch relativ gering ist und es nur zum Notladen von Uhren oder Mobiltelefonen verwendet werden kann; und obwohl die Signalübertragung tragbarer Alarmsysteme für extreme Temperaturen ebenfalls kabelgebunden erfolgt, sind bei der drahtlosen Übertragung noch Verbesserungen erforderlich, um die Signalstabilität und den Tragekomfort textiler Geräte zu verbessern. aber der Fortschritt, den triboelektrische Basalttextilien gemacht haben, hat zweifellos dazu geführt, dass sich alle noch mehr darauf freuen, neue Textilkleidung mit mehr Funktionen zu entwickeln.