Matériau d'isolation thermique magique - Aérogel
Mar 16, 2022
La surface de Mars est beaucoup plus froide que la Terre, avec une température minimale inférieure à -100 degré . Dans un environnement à si basse température, comment le rover résout-il le problème de l'isolation thermique ?
En fait, les engins spatiaux en orbite terrestre et les sondes sur la surface lunaire sont également confrontés à des environnements de température difficiles. Afin de maintenir l'équipement de l'engin spatial fonctionnant dans un environnement de température relativement confortable, généralement en mettant sur l'engin spatial une sorte d'isolation appelée composants d'isolation thermique multicouche "Vêtements" afin que l'engin spatial ne soit pas affecté que l'environnement extérieur soit froid ou chaud .
Cependant, le composant d'isolation thermique multicouche présente de bonnes performances d'isolation thermique uniquement dans le vide. Dans l'environnement gazeux de dioxyde de carbone d'environ 800 Pa à la surface de Mars, son effet d'isolation thermique est perdu. C'est pourquoi le rover doit être isolé avec de l'aérogel.
L'aérogel est un matériau solide nanoporeux dans lequel le milieu de dispersion est un gaz et les particules colloïdales ou molécules de polymère sont agrégées en une structure en réseau. Le diamètre de base des particules de la structure du réseau d'aérogel est de 1-20 nm et la taille des pores est de 1-100 nm. Étant donné que la taille des pores dans le matériau est inférieure au libre parcours moyen des molécules d'air, la convection du gaz peut être efficacement supprimée.
Alors, qu'y a-t-il de si magique dans les aérogels ?
1) Bonne performance d'isolation thermique
La conductivité thermique du PTFE utilisé pour l'isolation thermique est de {{0}}.27W/(m•K), tandis que la conductivité thermique des nano-aérogels est généralement de 0,02W/(m•K), ce qui n'est que 1/13 de celui du PTFE. . En effet, le dioxyde de carbone gazeux stagne dans de petits espaces dans l'atmosphère martienne, de sorte que le transfert de chaleur par convection ne peut pas se développer. La microstructure de l'aérogel est relativement mince et le chemin de transfert de chaleur est long, ce qui réduit la capacité de conduction thermique. Par conséquent, le matériau nano-aérogel à faible densité est le meilleur matériau d'isolation thermique pour le système de contrôle thermique du rover Mars.
(2) Poids léger
La densité du fer est de 7800 kg/m3, ce qui signifie qu'1 mètre cube de fer pèse 7,8 tonnes ; la densité de l'air est de 1,29 kg/m3, ce qui signifie qu'1 mètre cube d'air pèse 1,29 kg. La densité de l'aérogel utilisé par le rover martien est de 30 kg/m3, soit environ 23 fois celle de l'air. Lors de la production d'aérogel, le liquide contenu dans le gel est remplacé par du gaz, formant de nombreux trous et cellules structurelles, de sorte que la densité est extrêmement faible.
