Material Mágico de Isolamento Térmico - Aerogel

A superfície de Marte é muito mais fria que a da Terra, com uma temperatura mínima abaixo de -100 graus. Em um ambiente de temperatura tão baixa, como o rover resolve o problema do isolamento térmico?

De fato, naves espaciais na órbita da Terra e sondas na superfície lunar também enfrentam ambientes de temperaturas adversas. Para manter o equipamento da espaçonave trabalhando em um ambiente de temperatura relativamente confortável, geralmente colocando na espaçonave um tipo de isolamento chamado componentes de isolamento térmico multicamadas "Roupas" para que a espaçonave não seja afetada se o ambiente externo estiver frio ou quente .

No entanto, o componente de isolamento térmico multicamada tem um bom desempenho de isolamento térmico apenas no vácuo. No ambiente de gás de dióxido de carbono de cerca de 800Pa na superfície de Marte, seu efeito de isolamento térmico é perdido. É por isso que o rover precisa ser isolado com aerogel.

O aerogel é um material sólido nanoporoso no qual o meio de dispersão é o gás, e as partículas coloidais ou moléculas de polímero são agregadas em uma estrutura de rede. O diâmetro básico das partículas da estrutura da rede de aerogel é 1-20 nm, e o tamanho dos poros é 1-100 nm. Uma vez que o tamanho dos poros no material é menor do que o caminho livre médio das moléculas de ar, a convecção do gás pode ser efetivamente suprimida.

Então, o que há de tão mágico nos aerogéis?

1) Bom desempenho de isolamento térmico

A condutividade térmica do PTFE usado para isolamento térmico é de {{0}},27W/(m•K), enquanto a condutividade térmica dos nano-aerogéis é geralmente 0,02W/(m•K), que é apenas 1/13 do PTFE. . Isso ocorre porque o gás dióxido de carbono está estagnado em pequenas lacunas na atmosfera marciana, de modo que a transferência de calor por convecção não pode ser desenvolvida. A microestrutura do aerogel é relativamente fina e o caminho de transferência de calor é longo, o que reduz a capacidade de condução de calor. Portanto, o material nano-aerogel de baixa densidade é o melhor material de isolamento térmico para o sistema de controle térmico do rover de Marte.

(2) Peso leve

A densidade do ferro é 7800kg/m3, o que significa que 1 metro cúbico de ferro pesa 7,8 toneladas; a densidade do ar é de 1,29 kg/m3, o que significa que 1 metro cúbico de ar pesa 1,29 kg. A densidade do aerogel usado pelo rover de Marte é de 30 kg/m3, que é cerca de 23 vezes a do ar. Durante a produção do aerogel, o líquido no gel é substituído por gás, formando muitos buracos e células estruturais, de modo que a densidade é extremamente baixa.