نساجی و کاربرد آن در صنعت هوا فضا

استفاده از منسوجات از زمانی آغاز گردید که انسان احساس کرد باید بدن خود را پوشانده تا از خود در برابر محیط‌های نامطلوب محافظت کند. امروزه با پیشرفت تولید انواع منسوجات از آن در بخش‌های مختلف تکنولوژی استفاده می‌شود.. همه ما در مورد فناوری هوافضا تا اطلاعاتی داریم، می‌دانیم انسان با دانش و تلاش خود تا حدودی به تسخیر فضا نزدیک شده است. خوب است بدانیم استفاده از راه‌کارهای فناورانه در تولید منسوجات مدرن از دلایل اصلی موفقیت مأموریت‌های فضایی به شمار می‌آید و اخیرا از ترکیب فناوری نساجی و هوانوردی حوزه جدیدی با عنوان منسوجات Aerospace ایجاد گردیده است.

طبقه بندی منسوجات هوافضا
این روزها طراحی، ساخت و کاربرد کامپوزیت های نساجی در فناوری هوافضا به یک صنعت بسیار مهم و چالش برانگیز تبدیل شده است. منسوجات هوافضا را می توان به دو نوع اصلی تقسیم کرد:
1-منسوجات قابل استفاده در هواپیما
2-منسوجات قابل استفاده در لباس فضانوردان
1. منسوجات هواپیما: مواد نساجی مورد استفاده در هواپیما یا فضاپیماها به عنوان منسوجات هواپیما شناخته می شوند. مانند: فرش کف، روکش صندلی، قسمت بدنه، هدست، روکش دیوار، طراحی داخلی هواپیما، چتر نجات و غیره.
2. منسوجات فضایی: جدا از کاربردهای مواد نساجی در هواپیما، از مواد اولیه وپارچه های ساخته شده از الیاف مصنوعی مختلفی برای دوخت لباس فضانوردان، که به G-suit معروف است استفاده می شود. به عنوان مثال، لایه داخلی لباس فضایی از نایلون تریکو، لایه میانی از اسپندکس که خاصیت ارتجاعی در لباس ایجاد می کند و لایه بیرونی از نایلونی با روکش اورتان تشکیل شده است.
منسوجات هوا فضا دارای ویژگی های مهم و کاربردی به شرح زیر می‌باشند.
-مقاومت در برابر خستگی و استرس
-مقاومت در برابر حلال های شیمیایی و آلی
-عایق حرارتی و مقاوم در برابر حرارت
-مقاومت در برابر آتش
– استحکام بالا
-عدم تغییر در اندازه و راحتی در پوشش
-مقاومت در برابر تشعشعات مضر فضا
-وزن سبک و انعطاف پذیری در حمل و نقل
-مقاومت در برابر سایش و پارگی
-مقاومت در برابر رطوبت
-قابلیت شستشو

مواد اولیه مورد استفاده در منسوجات هوافضا
الیاف با کارایی بالا و الیاف نانو با فناوری هوشمند مانند: پلی استر، نایلون تریکو، نایلون با پوشش اورتان، داکرون، کولار، کربن، شیشه، آرامید، نومکس، اسپندکس، اسپکترا، به طور گسترده در تولید منسوجات خاص فضایی مورد استفاده قرار می‌گیرند..
Polyester, Nylon tricot, Urethane – coated Nylon, Dacron, Kevlar, Carbon, Glass, Aramid, Nomex, Spandex, Spectra,.

فیبر کربن:
فیبر کربن یکی از مهم‌ترین مواد مورد استفاده در تولید منشوجات و ماده‌ای الیافی و بسیار نازک با قطر حدود 0.0002 – 0.0004 اینچ و حاوی مقدار زیادی اتم کربن است که به عنوان یک محصول جانبی طی فرآیند ترک خوردگی و شکستن مولکول‌های نفت خام تولید می شود و نام دیگر آن فیبر گرانیت است. فیبر کربن به دلیل استحکام فوق العاده بالا و مقاومت در برابر گرما و فشارهای شیمیایی در صنعت هوافضا کاربرد وسیعی دارد.

الیاف آرامید/کولار: Aramid/Kevlar Fiber
الیاف آرامید یکی دیگر از الیاف مهم در صنعت منسوجات فضایی است که بسیار مورد استفاده قرار می گیرد و نام تجاری آن «کولار» است. مقاومت در برابر حرارت، استحکام بسیار بالا، مقاومت در برابر سایش، انعطاف پذیری، تحمل درجه حرارت بالا، اشتعال ناپذیری و شکنندگی کم پارچه برخی از ویژگی‌های این الیاف است.

فیبر E-Glass: الیاف شیشه رایج ترین ماده تقویت کننده مورد استفاده در صنعت هوافضا است. چگالی الیاف شیشه بالاتر از فیبر کربن و قوی تر از سایر الیاف معدنی است. E-glass در ابتدا برای سیم کشی برق مورد استفاده قرار گرفت. بعدها دانشمندان متوجه شدند که این ماده توانایی تشکیل الیاف بالایی دارد و امروزه معمولاً به عنوان الیاف شیشه شناخته می شود. E-glass را فیبر بوروسیلیکات نیز می‌گویند. از خواص مهم الیاف شیشه الکترونیکی به موارد زیر می‌توان اشاره کرد.
-استحکام کششی بالا
-مقاومت حرارتی بالا
-ثبات در برابر تغییر اندازه
-مقاومت در برابر آتش و هدایت حرارتی استاندارد
-مقاومت شیمیایی خوب
-مقاومت در برابر خوردگی

الیاف کاربید سیلیکون: (Silicon Carbide Fiber) این نوع الیاف شباهت زیادی به فیبر کربن دارد و مقاومت در برابر حرارت، قابلیت ارتجاعی، مقاومت در برابر خوردگی و تحمل دما تا حدود 15000 درجه سانتیگراد از ویژگی‌های منحصر به فرد آن می باشد.

الیاف نایلون: Nylon Fiber) ( الیاف نایلون از هگزامتیلن دی آمین و اسید آدیپیک ساخته شده است. برخی از ویژگی های اساسی نایلون مقاومت در برابر حرارت، مقاوم در برابر سایش و … است. نقطه ذوب این الیاف 258 درجه سانتیگراد است.

گرافن: (Graphene) یک ماده مهم برای فناوری هوافضا است. از یک ورق ضخیم یک اتمی و کربن تشکیل شده است. برخی از کاربردهای اخیر آن شامل پوشش به عنوان ماده چند منظوره برای سازه‌های فضاپیما و هواپیما، رزین‌های اپوکسی رسانای الکتریکی و الکترونیک هوانوردی است.

طراحی داخلی هواپیما / فضاپیما
در داخل فضاپیما و هواپیما نیز از کامپوزیت های نساجی مختلف برای طراحی داخلی استفاده می شود. منسوجات مبلمان هواپیما،پوشش دیوار، کف پوش‌ها ، کمربندهای صندلی و ایمنی، پوشش دیوار و پرده ها، هد ست، اثاثه یا لوازم داخلی هواپیما، اثاثه یا لوازم داخلی شاتل فضایی، لباس فضایی، جی سوئیت، چتر نجات و بالن و دیگر طرح های داخلی از کامپوزیت های نساجی ساخته می شوند. فناوری‌های پیشرو مانند الیاف میکرو و نانو وپلیمرها و… انقلابی در کاربرد منسوجات در طراحی داخلی هواپیما و سفینه‌های فضایی ایجاد کرده‌اند.
در زیر برخی از این موارد به اختصار توضیح داده شده است:

کاربرد منسوجات در لباس فضایی (Space Suit)
از نظر عملی، لباس فضایی فقط مجموعه‌ای از چند لباس دوخته شده نیست، بلکه به آن «سفینه فضایی یک نفره» نیز می گویند. نام رسمی لباس فضایی “Extravehicular Mobility Unit-EMU” است. یک فضانورد باید لباس فضایی کاملاً آماده، مجهز و بدون نقص بپوشد، تا بتواند از فضاپیما خارج شده و خود را کنترل کند. به طور کلی، لباس فضایی یا EMU آرایش خاصی از مجموعه ای از لباس ها و تجهیزات حفاظتی است که موقعیت ایمن، ناوبری و بقای فضانورد را در محیط متخاصم داخل و خارج فضاپیما تضمین می کند.

ساختار و عملکرد بخش های مختلف لباس فضایی
-مونتاژ حامل ارتباطات (CCA)
-پوشاک خنک کننده و تهویه مایع (LCVG)
-پوشاک حداکثر جذب (MAG)
-مجموعه روکش کلاه ایمنی و خارج از خودرو (HEVA)
-بالاتنه سخت با مجموعه بازو (HUT)
-نمایشگر و ماژول کنترل (DCM)
-مجموعه بازو و دستکش
-مجموعه پایین تنه
-سیستم پشتیبانی زندگی قابل حمل (PLSS)