Bahan Penebat Terma Ajaib - Airgel

Permukaan Marikh jauh lebih sejuk daripada Bumi, dengan suhu minimum di bawah -100 darjah . Dalam persekitaran suhu yang rendah, bagaimana rover menyelesaikan masalah penebat haba?

Malah, kapal angkasa di orbit Bumi dan probe di permukaan bulan juga berhadapan dengan persekitaran suhu yang keras. Untuk mengekalkan peralatan kapal angkasa yang berfungsi dalam persekitaran suhu yang agak selesa, secara amnya dengan meletakkan kapal angkasa sejenis penebat yang dipanggil komponen penebat haba berbilang lapisan "Pakaian" supaya kapal angkasa tidak akan terjejas sama ada persekitaran luaran sejuk atau panas. .

Walau bagaimanapun, komponen penebat haba berbilang lapisan mempunyai prestasi penebat haba yang baik hanya dalam vakum. Dalam persekitaran gas karbon dioksida kira-kira 800Pa di permukaan Marikh, kesan penebat habanya hilang. Itulah sebabnya rover perlu dilindungi dengan aerogel.

Airgel ialah bahan pepejal nanoporous di mana medium penyebaran adalah gas, dan zarah koloid atau molekul polimer diagregatkan ke dalam struktur rangkaian. Diameter zarah asas struktur rangkaian aerogel ialah 1-20 nm, dan saiz liang ialah 1-100 nm. Oleh kerana saiz liang dalam bahan adalah lebih kecil daripada laluan bebas purata molekul udara, perolakan gas boleh ditindas dengan berkesan.

Jadi, apa yang ajaib tentang aerogel?

1) Prestasi penebat haba yang baik

Kekonduksian terma PTFE yang digunakan untuk penebat haba ialah {{0}}.27W/(m•K), manakala kekonduksian terma nano-aerogel secara amnya ialah 0.02W/(m•K), iaitu hanya 1/13 daripada PTFE. . Ini kerana gas karbon dioksida bertakung dalam celah kecil di atmosfera Marikh, sehingga pemindahan haba perolakan tidak dapat dibangunkan. Struktur mikro aerogel agak nipis, dan laluan pemindahan haba adalah panjang, yang mengurangkan kapasiti pengaliran haba. Oleh itu, bahan nano-aerogel berketumpatan rendah adalah bahan penebat haba terbaik untuk sistem kawalan terma rover Mars.

(2) Berat ringan

Ketumpatan besi ialah 7800kg/m3, bermakna 1 meter padu besi seberat 7.8 tan; ketumpatan udara ialah 1.29kg/m3, bermakna 1 meter padu udara seberat 1.29 kilogram. Ketumpatan aerogel yang digunakan oleh rover Mars ialah 30kg/m3, iaitu kira-kira 23 kali ganda daripada udara. Semasa pengeluaran aerogel, cecair dalam gel digantikan oleh gas, membentuk banyak lubang dan sel struktur, jadi ketumpatannya sangat rendah.