Nyt kompositmateriale, der kan køle sig selv ned under ekstreme temperaturer

Et banebrydende materiale, inspireret af naturen, der kan regulere sin egen temperatur og ligeså kunne bruges til at behandle forbrændinger og hjælpe rumkapsler til at modstå atmosfæriske kræfter, er under udvikling på University of Nottingham.

Forskningspapiret, Temperaturafhængig polymerabsorber som en omskiftelig tilstand NIR-reaktor, er publiceret i tidsskriftet Videnskabelige rapporter i dag (fredag ​​den 26. oktober).

"En stor udfordring inden for materialevidenskab er at finde ud af, hvordan man regulerer menneskeskabt materialetemperatur, som den menneskelige krop kan gøre i forhold til sit miljø, " forklarer hovedforfatter Dr. Mark Alston, adjunkt i miljødesign, fra Det Tekniske Fakultet.

Forskningen brugte et netværk af flere mikrokanaler med aktive flydende væsker (fluidics) som en metode og proof of concept til at udvikle et termisk-funktionelt materiale lavet af en syntetisk polymer. Materialet er forbedret med præcise kontrolforanstaltninger, der kan skifte ledende tilstande for at styre sin egen temperatur i forhold til dets omgivelser.

"Denne bio-inspirerede ingeniørtilgang fremmer den strukturelle samling af polymerer til brug i avancerede materialer. Naturen bruger fluidics til at regulere og styre temperaturen i pattedyr og i planter til at absorbere solstråling gennem fotosyntese, og denne forskning brugte en bladlignende model til at efterligne dette funktion i polymeren."

Dr. Alston tilføjer:"Denne tilgang vil resultere i et avanceret materiale, der kan absorbere høj solstråling, som den menneskelige krop kan gøre, at køle sig selv autonomt, uanset hvilket miljø det er placeret i. Et termisk-funktionelt materiale kunne bruges som et varmereguleringssystem til forbrændingsskader for at afkøle hudens overfladetemperatur og overvåge og forbedre helingen."

Denne form for varmestrømsstyring kan også vise sig at være uvurderlig i rumflyvning, hvor høje solenergibelastninger kan forårsage termiske belastninger på rumkapslers strukturelle integritet.

Ved regulering af køretøjets strukturelle materialetemperatur, dette vil ikke kun fremme strukturelle egenskaber, men kan også generere nyttig strøm. Denne termiske energi kunne fjernes fra det recirkulerede væskesystem for at blive opbevaret i en reservoirtank om bord på kapslen. Når først fanget, energien kunne omdannes til elektrisk energi eller til at opvarme vand til brug for besætningen.

Den eksperimentelle side af denne forskning er laboratoriebaseret og er udviklet i samarbejde med den britiske regerings forskningsinstitut:Scientific Research Facilities Council (SRFC). De næste trin for forskningen er at sikre finansiering til en demonstrator-opskalering, der skal præsenteres for luftfartsindustrien og identificere en industriel partner.