Magisk varmeisolasjonsmateriale - Aerogel

Overflaten på Mars er mye kjøligere enn jorden, med en minimumstemperatur under -100 °C. I et så lavt temperaturmiljø, hvordan løser roveren problemet med termisk isolasjon?

Faktisk står romfartøy i jordens bane og sonder på måneoverflaten også overfor tøffe temperaturmiljøer. For å opprettholde romfartøyutstyr som fungerer i et relativt komfortabelt temperaturmiljø, generelt ved å sette på romfartøyet en slags isolasjon kalt flerlags termisk isolasjonskomponenter "Klær" slik at romfartøyet ikke vil bli påvirket om det ytre miljøet er kaldt eller varmt.

Den flerlags varmeisolasjonskomponenten har imidlertid god varmeisolasjonsytelse bare i et vakuum. I karbondioksidgassmiljøet på ca. 800Pa på Overflaten av Mars går varmeisolasjonseffekten tapt. Derfor må roveren isoleres med aerogel.

Aerogel er et nanoporøst fast materiale der dispersjonsmediet er gass, og kolloidale partikler eller polymermolekyler samles i en nettverksstruktur. Den grunnleggende partikkeldiameteren til aerogelnettverksstrukturen er 1-20 nm, og porestørrelsen er 1-100 nm. Siden porestørrelsen i materialet er mindre enn den gjennomsnittlige frie banen til luftmolekyler, kan gasskonveksjon effektivt undertrykkes.

Så, hva er så magisk med aerogeler?

1) God varmeisolasjonsytelse

Den termiske ledningsevnen til PTFE som brukes til termisk isolasjon er 0,27 W / (m • K), mens den termiske ledningsevnen til nano-aerogeler vanligvis er 0,02W / (m • K), som bare er 1/13 av PTFE. . Dette er fordi karbondioksidgass er stillestående i små hull i mars-atmosfæren, slik at konvektiv varmeoverføring ikke kan utvikles. Mikrostrukturen til aerogel er relativt tynn, og varmeoverføringsbanen er lang, noe som reduserer varmeledningskapasiteten. Derfor er nano-aerogelmaterialet med lav tetthet det beste varmeisolasjonsmaterialet for Mars-roverens termiske kontrollsystem.

(2) Lav vekt

Tettheten av jern er 7800 kg / m3, noe som betyr at 1 kubikkmeter jern veier 7,8 tonn; Lufttettheten er 1,29 kg/m3, noe som betyr at 1 kubikkmeter luft veier 1,29 kilo. Tettheten av aerogelen som brukes av Mars-roveren er 30 kg / m3, som er omtrent 23 ganger luft. Under produksjonen av aerogel erstattes væsken i gelen av gass, og danner mange hull og strukturelle celler, slik at tettheten er ekstremt lav.