Material d'aïllament tèrmic màgic - Aerogel

La superfície de Mart és molt més fresca que la Terra, amb una temperatura mínima per sota de -100 graus. En un entorn de temperatura tan baixa, com resol el rover el problema de l'aïllament tèrmic?

De fet, les naus espacials a l'òrbita terrestre i les sondes a la superfície lunar també s'enfronten a entorns de temperatures dures. Per tal de mantenir l'equip de la nau espacial treballant en un entorn de temperatura relativament còmode, generalment col·locant a la nau espacial un tipus d'aïllament anomenat components d'aïllament tèrmic multicapa "Roba", de manera que la nau espacial no es veurà afectada tant si l'entorn exterior és fred com calent. .

Tanmateix, el component d'aïllament tèrmic multicapa només té un bon rendiment d'aïllament tèrmic al buit. En l'entorn de gas de diòxid de carboni d'uns 800 Pa a la superfície de Mart, es perd el seu efecte d'aïllament tèrmic. És per això que el rover s'ha d'aïllar amb aerogel.

L'aerogel és un material sòlid nanoporós en què el medi de dispersió és gas i les partícules col·loïdals o molècules de polímer s'agreguen en una estructura de xarxa. El diàmetre bàsic de partícules de l'estructura de la xarxa d'aerogel és de 1-20 nm i la mida dels porus és de 1-100 nm. Com que la mida dels porus del material és més petita que la trajectòria lliure mitjana de les molècules d'aire, la convecció del gas es pot suprimir eficaçment.

Aleshores, què tenen de màgic els aerogels?

1) Bon rendiment d'aïllament tèrmic

La conductivitat tèrmica del PTFE utilitzat per a l'aïllament tèrmic és de {{0}},27W/(m•K), mentre que la conductivitat tèrmica dels nano-aerogels és generalment de 0,02W/(m•K), que només és 1/13 de la de PTFE. . Això es deu al fet que el gas diòxid de carboni està estancat en petits buits de l'atmosfera marciana, de manera que no es pot desenvolupar la transferència de calor convectiva. La microestructura de l'aerogel és relativament prima i el camí de transferència de calor és llarg, la qual cosa redueix la capacitat de conducció de calor. Per tant, el material nano-aerogel de baixa densitat és el millor material d'aïllament tèrmic per al sistema de control tèrmic del rover de Mart.

(2) Pes lleuger

La densitat del ferro és de 7800kg/m3, la qual cosa significa que 1 metre cúbic de ferro pesa 7,8 tones; la densitat de l'aire és d'1,29 kg/m3, el que significa que 1 metre cúbic d'aire pesa 1,29 quilograms. La densitat de l'aerogel utilitzat pel rover de Mart és de 30 kg/m3, que és unes 23 vegades la de l'aire. Durant la producció d'aerogel, el líquid del gel es substitueix per gas, formant molts forats i cèl·lules estructurals, de manera que la densitat és extremadament baixa.