Волшебный теплоизоляционный материал - Аэрогель

Поверхность Марса намного холоднее Земли, с минимальной температурой ниже -100°C. В такой низкотемпературной среде, как марсоход решает проблему теплоизоляции?

Фактически, космические аппараты на околоземной орбите и зонды на лунной поверхности также сталкиваются с суровыми температурными условиями. Для поддержания аппаратуры космических аппаратов, работающих в относительно комфортной температурной среде, как правило, путем нанесения на космический аппарат своеобразной изоляции, называемой многослойными теплоизоляционными компонентами «Одежда», чтобы космический аппарат не подвергался воздействию, является ли внешняя среда холодной или горячей.

Однако многослойный теплоизоляционный компонент обладает хорошими теплоизоляционными характеристиками только в вакууме. В среде углекислого газа около 800 Па на поверхности Марса теряется его теплоизоляционный эффект. Вот почему марсоход должен быть изолирован аэрогелем.

Аэрогель представляет собой нанопористый твердый материал, в котором дисперсионной средой является газ, а коллоидные частицы или молекулы полимера агрегируются в сетевую структуру. Основной диаметр частиц структуры сети аэрогеля составляет 1-20 нм, а размер пор - 1-100 нм. Поскольку размер пор в материале меньше, чем средний свободный путь молекул воздуха, газовая конвекция может быть эффективно подавлена.

Итак, что же такого волшебного в аэрогелях?

1) Хорошие теплоизоляционные характеристики

Теплопроводность PTFE, используемая для теплоизоляции, составляет 0,27 Вт/ (м•К), в то время как теплопроводность наноаэраэргелей обычно составляет 0,02 Вт / (м•К), что составляет только 1/13 от теплопроводности PTFE. . Это связано с тем, что углекислый газ застаивается в небольших промежутках в марсианской атмосфере, так что конвективная теплопередача не может быть развита. Микроструктура аэрогеля относительно тонкая, а путь теплопередачи длинный, что снижает теплопроводность. Поэтому наноаэрогельный материал низкой плотности является лучшим теплоизоляционным материалом для системы терморегулирования марсохода.

(2) Малый вес

Плотность железа составляет 7800 кг/м3, что означает, что 1 кубический метр железа весит 7,8 тонны; плотность воздуха составляет 1,29 кг/м3, что означает, что 1 кубический метр воздуха весит 1,29 килограмма. Плотность аэрогеля, используемого марсоходом, составляет 30 кг / м3, что примерно в 23 раза больше, чем у воздуха. Во время производства аэрогеля жидкость в геле заменяется газом, образуя множество отверстий и структурных ячеек, поэтому плотность крайне низкая.