Magico materiale termoisolante - Aerogel
Mar 16, 2022
La superficie di Marte è molto più fredda della Terra, con una temperatura minima inferiore a -100 gradi . In un ambiente a temperature così basse, come fa il rover a risolvere il problema dell'isolamento termico?
In effetti, anche i veicoli spaziali in orbita terrestre e le sonde sulla superficie lunare devono affrontare ambienti con temperature rigide. Al fine di mantenere le apparecchiature del veicolo spaziale in funzione in un ambiente a temperatura relativamente confortevole, generalmente mettendo sul veicolo spaziale un tipo di isolamento chiamato componenti di isolamento termico multistrato "Vestiti" in modo che il veicolo spaziale non venga influenzato se l'ambiente esterno è freddo o caldo .
Tuttavia, il componente di isolamento termico multistrato ha buone prestazioni di isolamento termico solo sotto vuoto. Nell'ambiente gassoso di anidride carbonica di circa 800 Pa sulla superficie di Marte, il suo effetto di isolamento termico viene perso. Ecco perché il rover deve essere isolato con aerogel.
L'aerogel è un materiale solido nanoporoso in cui il mezzo di dispersione è il gas e le particelle colloidali o le molecole polimeriche sono aggregate in una struttura a rete. Il diametro delle particelle di base della struttura della rete dell'aerogel è 1-20 nm e la dimensione dei pori è 1-100 nm. Poiché la dimensione dei pori nel materiale è inferiore al percorso libero medio delle molecole d'aria, la convezione del gas può essere efficacemente soppressa.
Allora, cosa c'è di così magico negli aerogel?
1) Buone prestazioni di isolamento termico
La conducibilità termica del PTFE utilizzato per l'isolamento termico è {{0}}.27W/(m•K), mentre la conduttività termica dei nano-aerogel è generalmente 0.02W/(m•K), che è solo 1/13 di quello del PTFE. . Questo perché il gas di anidride carbonica è stagnante in piccoli spazi nell'atmosfera marziana, quindi non può essere sviluppato il trasferimento di calore convettivo. La microstruttura dell'aerogel è relativamente sottile e il percorso di trasferimento del calore è lungo, il che riduce la capacità di conduzione del calore. Pertanto, il materiale nano-aerogel a bassa densità è il miglior materiale di isolamento termico per il sistema di controllo termico del rover Mars.
(2) Leggero
La densità del ferro è di 7800 kg/m3, il che significa che 1 metro cubo di ferro pesa 7,8 tonnellate; la densità dell'aria è 1,29 kg/m3, il che significa che 1 metro cubo d'aria pesa 1,29 chilogrammi. La densità dell'aerogel utilizzato dal rover su Marte è di 30 kg/m3, che è circa 23 volte quella dell'aria. Durante la produzione dell'aerogel, il liquido nel gel viene sostituito dal gas, formando molti fori e cellule strutturali, quindi la densità è estremamente bassa.
