衣服に石を描き込むことはできますか？この種の石は地球と月の両方で見つかります!

私たちが着ている服は基本的に綿や繊維などで作られています。石でできた服を見たことがありますか？これを聞いて、誰かが嘲笑して言うだろう。「どうしてそんなことが起こり得るのか？」しかし、石は衣服を作るだけでなく、「電気を生み出す」衣服を作ることも可能になるかもしれない。

電気を生み出す衣服

玄武岩は地球と月の両方に豊富に存在する一般的な敷石です。しかし、特殊な方法で加工すると、その形状が変化し、金属光沢を持つ高性能繊維素材、玄武岩繊維になります。

玄武岩繊維完成品

この繊維は鋼鉄の 5 ～ 10 倍の強度を持ちますが、重量は同じ体積の鋼鉄の約 1/3 です。断熱性、断熱性、放射線防護性も備えています。さらに価値があるのは、玄武岩繊維の製造過程では基本的に有害物質が排出されず、環境への汚染が非常に少ないことです。そのため、その製造技術を比喩的に「石を金に変える技術」と呼ぶ人もいます。

我が国は、玄武岩繊維を開発のための4大繊維素材の一つとして位置づけ、工業生産を実現しています。応用範囲も非常に広く、航空、宇宙、建築・建材、道路・橋梁建設、造船、風力発電などの分野で使用できます。

現在、玄武岩繊維の応用は主に複合材料の強化ですが、衣料用生地として玄武岩繊維を使用する人もいます。一部の研究者は、模擬月の土壌を原料としてカスタマイズ可能な玄武岩繊維を製造し、衣服にできるだけでなく、衣服をウェアラブルデバイスに変えることもできる摩擦電気玄武岩繊維を準備しました。

摩擦電気玄武岩繊維の高温炎焼成実験

この繊維は、タップすると「電気を発生」し、パワーバンクのように時計や携帯電話を充電することができます。これは、科学者が摩擦帯電効果を利用して、玄武岩繊維にポリイミド繊維を追加したためです。 2 つの異なる繊維が摩擦接触すると、人体の動きによって発生するエネルギーを電気エネルギーに変換できます。

科学者たちは、電気を生成することに加え、着用可能な極度温度警報システムも開発しました。このシステムにより、摩擦電気の玄武岩繊維は火災時に「無傷」のままであるだけでなく、着用者はそれを叩くことで救助隊に救難信号を送ることさえできます。

一連の実験により、この新しいタイプの繊維は、極度に高温 (520°C) または極度に低温 (-196°C) の環境で電気を生成できることが示されました。将来的には、高緯度や低緯度、高高度、砂漠、さらには宇宙などの極限環境での使用も想定されています。

従わない石

一般の人が携帯電話のバッテリー残量が少なくなったときに、衣服で携帯電話を充電することができます。消防士が火の海に突入するとき、彼らの衣服は断熱性があり、高温に耐えることができます。宇宙飛行士が宇宙を旅するとき、衣服が放射線を遮断することができます。しかし、硬い石を衣服、それも機能的な衣服に変えるというのは、簡単な作業ではありません。

玄武岩はそれほど「従順」ではない種類の石です。化学組成に大きな変動がある天然物です。そのため、製造中は玄武岩繊維自体の性能が不安定になります。第二に、玄武岩鉱石から玄武岩繊維を製造するには、溶解と延伸という 2 つのプロセスが必要です。玄武岩が溶ける過程で、鉱石に含まれるさまざまな鉱物が徐々に溶けていきます。不完全に溶融した結晶相が存在すると、二次結晶核が形成されやすくなります。玄武岩線の引抜き工程では、玄武岩溶融物もさまざまな程度に結晶化する傾向があります。この結晶化はできる限り避ける必要があります。そうしないと、繊維の特性と最終製品の品質に影響します。

溶解プロセスと延伸プロセスの両方に非常に厳しい温度要件があります。まず、玄武岩の大きな塊を1500℃の高温で2～4時間溶かし、均一な小さな粒子に砕き、次にその小さな粒子を紡糸装置に入れて1350℃で玄武岩のモノフィラメントに引き伸ばします。溶融段階で温度が低すぎると玄武岩が完全に溶融せず、小さな粒子が混ざり、気泡や石が新たな粒子を形成しやすくなる可能性があります。延伸段階では、溶融温度が高すぎると玄武岩溶融物の粘度が低下し、延伸効率と繊維強度が低下します。

玄武岩

温度に加えて、引き抜き速度も玄武岩繊維の品質に影響します。生まれたばかりのシルクは赤ちゃんのように、生まれたばかりのときはとても壊れやすく、注意深く世話をする必要があります。力を入れすぎると、すぐに糸が切れてしまいます。赤ちゃんが成長したら、成長を促すためにスピードを上げて伸ばす力を与える必要があります。

玄武岩繊維の品質を向上させるために、科学者たちは溶解、延伸温度、技術に関して多くの研究を行ってきました。わが国は玄武岩繊維の研究を遅れて開始しましたが、継続的な困難な探究を経て、科学研究者は製造技術における多くの困難を克服し、中国は玄武岩繊維の生産技術を習得した世界でも数少ない国の一つとなりました。

石を繊維に変えるのは容易なことではなく、玄武岩の織物を本当に着用可能なものにすることも世界的な問題です。石の繊維が硬くなって少しチクチクする感じがします。産業機器の防火・断熱材として使用できますが、衣類としては快適で肌に優しい加工が施されていなければなりません。

玄武岩繊維ツイル生地

玄武岩繊維を柔らかくするにはどうすればいいでしょうか？科学者たちは、玄武岩繊維の束を快適繊維で包んで複合糸を作るというアイデアを提案し、それが消防士の制服の生地にうまく応用されている。主流の消防服生地であるアラミドの耐熱限界は300℃ですが、玄武岩繊維の耐熱限界は1000℃に達し、600℃で長時間使用でき、1万回以上の屈曲に耐えることができ、単価はアラミドのわずか1/3です。

複合糸を作ることに加えて、繊維を形成した後にオイラーを使用して玄武岩繊維に湿潤剤の層をコーティングし、繊維の柔らかさを高めることを構想している科学者もいます。

科学技術の継続的な発展により、今日の繊維製品はもはや伝統的なニーズを満たすことに限定されなくなり、玄武岩繊維製品も同様です。摩擦電気玄武岩繊維は、繊維をウェアラブルデバイスに変えるための予備的な試みです。発電効率はまだ比較的低く、時計や携帯電話の緊急充電にしか使用できませんが、ウェアラブル極度温度警報システムの信号伝送も有線ですが、繊維製品の信号安定性と人体快適性を向上させるには、無線の改善がまだ必要です。しかし、摩擦電気玄武岩繊維の前進により、新たな繊維衣料品にさらなる機能を実現させる探求への期待が高まったことは間違いありません。