Nanotech in Space:Rensselaer Experiment To Weather the Trials of Orbit

(PhysOrg.com) - Nye nanomaterialer udviklet ved Rensselaer Polytechnic Institute er planlagt til at sprænge i kredsløb den 16. november ombord på rumfærgen Atlantis.

Projektet, finansieret af U.S. Air Force Multi University Research Initiative, søger at teste de nye nanokompositers ydeevne i kredsløb. Rumfærgen Atlantis transporterer prøverne til den internationale rumstation. Materialerne monteres derefter på stationens ydre skrog i en passiv eksperimentbærer, og udsat for rumets strenghed.

Rensselaer -professorer Linda Schadler, af Institut for Materialevidenskab og Teknik, og Thierry Blanchet, fra Institut for Mekaniske, Luftfart, og atomteknik, arbejdede sammen med et team af forskere fra University of Florida for at udvikle to forskellige typer af eksperimentelle nanomaterialer. MURI -projektet og University of Florida research team ledes af Rensselaer alumnus W. Greg Sawyer ’99, der tjente sin bachelor, herrer, og doktorgrader fra Rensselaer og er nu N. C. Ebaugh professor i mekanisk og luftfartsteknik ved University of Florida. Blanchet var Sawyers doktorgradsrådgiver.

Det første nye materiale er slidstærkt, lavfriktion nanokomposit, skabt ved at blande nanoskala aluminiumoxidpartikler med polytetrafluorethylen (PTFE), som kommercielt er kendt som teflon. Schadler og hendes forskningsgruppe introducerede forskellige fluorbelagte nanopartikler i konventionel PTFE. Den lille mængde additiv fik PTFEs slidhastighed til at falde med fire størrelsesordener, uden at påvirke PTFE’s friktionskoefficient. Slutresultatet er et stærkere, mere holdbar PTFE, der er næsten lige så nonstick og glat som ubehandlet PTFE.

Den opnåede fordel, Schadler sagde, er forskellen mellem PTFE, der kan overleve glide langs en overflade i et par kilometer, før den slides væk, og en nanokomposit, der kunne glide hen over en overflade i mere end 100, 000 kilometer før slid væk. PTFE bruges ofte til at belægge overfladen af ​​bevægelige dele i forskellige enheder. Jo mindre friktion på overfladen af ​​disse bevægelige dele, jo mindre energi der kræves for at flytte delene, Sagde Schadler.

"Vi er meget begejstrede for at få dette eksperiment installeret i ISS, og for at se, hvordan det nye materiale klarer sig i rummet, ”Sagde Schadler. "I en laboratorieindstilling, materialets slidhastighed er fire størrelsesordener lavere end ren PTFE, hvilket betyder, at den er betydeligt mere modstandsdygtig over for slitage. Lige så vigtigt, disse fremskridt øger ikke materialets friktionskoefficient, hvilket betyder, at stigningen i holdbarhed ikke kommer på bekostning af at skabe ekstra friktion. ”

Fastgjort til stationen, der rejser omkring 27, 700 km / t, nanokompositprøven vil blive udsat for ultraviolet stråling, og temperaturer fra -40 grader til 60 grader celsius. Nanokompositten monteres på et tribometer, udviklet af Sawyer, som måler friktionen af ​​materialets overflade. En kontrolprøve af materialet, beskyttet i et vakuumkammer i PEC, vil også blive testet. Apparatet sender data i realtid til ISS-laboratoriet, som igen vil blive videresendt til forskerholdet.

Det andet sæt nanomaterialer, der skal skydes ud i rummet, er ledende polymer -nanokompositter. Under indlæsning af tribometre i PEC til rumfart, der opstod en mulighed for også at teste ledningsevnen af ​​carbon nanorørfyldte polyamidimider og flydende krystallinske polymerer som en funktion af rumeksponering. De ledende kompositter, udviklet af Schadler og tidligere Rensselaer postdoktorforsker Justin Bult - der nu er forsker ved U.S. Department of Energy National Renewable Energy Laboratory - skulle udvikles på mindre end en uge.

"Det var en spændende uge, og vi var ikke sikre på, om kompositterne ville holde til den strenge test, der blev pålagt dem for at afgøre, om de overhovedet kunne skydes ud i rummet, ”Sagde Schadler. ”Det var spændende, da nogle af dem gjorde, og for at se billederne af dem monteret i PEC. ”

Blanchet sagde, at han var meget tilfreds, men ikke overrasket, ved sin tidligere elevs succes, Sawyer, i at lede denne rumbundne forskningsundersøgelse.

"Greg er i toppen af ​​sit spil, og det er vidunderligt at se de forskningsområder, han blev introduceret til som studerende her på Rensselaer, udvikler sig til en så vigtig, højt profileret eksperiment i den internationale rumstation, ”Sagde Blanchet. "Det faktum, at han samarbejder med Rensselaer -forskere, gør det endnu bedre."

Schadler og Blanchets eksperimenter med nanokompositter er det andet Rensselaer -projekt, der lanceres i rummet i år. I august, et eksperimentelt varmeoverførselssystem designet af Rensselaer -professorerne Joel Plawsky og Peter Wayner blev transporteret til ISS ombord på Space Shuttle Discovery. Projektet, kaldet den begrænsede dampboble (CVB), forbliver installeret i ISS i op til tre år. Eksperimentet kunne give vigtig grundlæggende indsigt i arten af ​​varme- og masseoverførselsoperationer, der involverer en faseændring, såsom fordampning, kondensation, og koger, samt ingeniørdata, der kan føre til udvikling af nye kølesystemer til rumfartøjer og elektronikudstyr.

Leveret af Rensselaer Polytechnic Institute (nyheder:web)