Af jordbærgele og jordskælv:Rumstationsundersøgelse studerer kolloider

Hvis du tror, ​​at din jordbærgelé ikke er relateret til jordskælv, Tænk igen.

En ny undersøgelse af den internationale rumstation, Advanced Colloids Experiment-Temperature-10 (ACE-T-10), bruger temperaturændringer til bedre at forstå, hvordan kolloider - eller 'uordnede faste stoffer' - ældes eller svigter. At forstå denne stressafslapning i uordnede faste stoffer kan give hints om seismiske hændelser på jorden. Dette eksperiment kunne også gavne den fremtidige udforskning af Månen, Mars og videre ved at give indsigt i materialefejl.

Kolloider er materialer, hvor nanopartikler eller små dråber af et materiale er spredt i en væske. Disse bløde materialer er almindelige i dagligdagen; eksempler er flødeskum, gele, skyllemiddel, mælk og mudret vand.

ACE-T-10 studerer kolloider, hvor tiltrækningen mellem nanopartikler bliver stærkere med øget temperatur. I stuetemperatur, kolloidet opfører sig som en væske. Når suspensionen opvarmes til over ca. 40°C, partiklerne klæber hurtigt til hinanden, danner et stift netværk, der kan opretholde sin egen vægt - en proces kaldet gelering.

Dette svarer til, hvad der sker ved hærdning af glas. Imidlertid, hurtig gelering frembringer spændinger i materialet, som gradvist slapper af gennem en kaskade af omstruktureringsbegivenheder, der ligner 'mikro-skælv'. Efterskælvene inducerer til sidst større omstruktureringsbegivenheder, der involverer hele gelen. Disse dramatiske omvæltninger af gelstrukturen kan forudsiges, i det mindste statistisk, fordi de indvarsles af et observerbart 'rystende' stadium. ACE-T-10 konfokale mikroskopibilleder aktiveret af rumstationen kan gøre det muligt for forskere at fremhæve brud på disse mikroskopiske gelstrenge, som forventes at ligge under disse mærkelige rystelser.

"Temperaturen spiller en dobbelt rolle i dette, " sagde primærforsker Roberto Piazza. "Det er den faktor, der ændrer interaktionerne mellem partiklerne, få dem til at hænge sammen; på samme tid, det er drivkraften, der fremmer gelens spontane omstrukturering. På jorden, imidlertid, tyngdekraften virker som en ekstra belastning på materialet, der kan påvirke den måde, hvorpå gelen omstruktureres. Eksperimenter i mikrogravitation er obligatoriske for at kvantificere, om gravitation (gelvægt) spiller en relevant rolle eller ej."

Rumstationens laboratorium giver også andre fordele. "Rumstationens lysmikroskopimodul (LMM) i Fluids Integrated Rack gør det muligt for forskere at kontrollere systemets temperatur og giver en 3D-struktur af materialet, " sagde Stefano Buzzaccaro, co-investigator for ACE-T-10. "I samarbejde med European Space Agency (ESA), vi udvikler et lysspredningssetup, der, i kombination med den konfokale LMM, giver os alt, hvad vi behøver for at prøve at forstå problemet med gelering."

Svarende til kolloider, Jordskorpen frigiver også stress gennem jordskælv. ACE-T-10 kunne give indsigt i de begivenheder, der forudser disse jordskælv, giver forskerne mulighed for at give bedre prognoser for, hvornår de kan ske.

Det kan også bidrage til forudsigelser relateret til produktets holdbarhed og svigt af strukturelle materialer på veje og broer.

"Dette er især vigtigt, når du er på Mars, og du skal konstruere materialer ved hjælp af Mars skorpe, " sagde Buzzaccaro. "Du kan finde en metode til at overvåge skaden på det materiale, du bruger, og forudsige dets fejl."

Stof til eftertanke, når du laver din næste kolloid- og jordnøddesmørsandwich.