Høst energi

Forestil dig et mobiltelefonbatteri, der oplades for hvert trin, du tager, eller en rumdragt, der bruger astronauternes udnyttede energi til at køre dragtens elektronik. Et team af universitetsstuderende, der udførte NASA -forskning om denne innovative brug af nanoteknologi, tog deres forskning til nye højder. Holdet, bestående af Hannah Clevenson, Olivia Lenz og Tanya Miracle, fløj et eksperiment relateret til deres nanoteknologiske forskning på en NASA-flyvning med reduceret tyngdekraft.

Programmet Reduced Gravity Student Flight Opportunities på NASAs Johnson Space Center i Houston tilbyder teams af bachelorstuderende mulighed for at foreslå, design, fremstille og flyve eksperimenter på et specielt fly med reduceret tyngdekraft. Flyet foretager en række stejle stigninger efterfulgt af stejle dyk, kaldet parabolske buer, hvilket resulterer i korte perioder med reduceret tyngdekraft.

Teamets eksperiment undersøgte egenskaberne af zinkoxid -nanotråde produceret under mikrogravity -forhold og sammenlignede resultaterne med egenskaberne af zinkoxid -nanotråde produceret i laboratoriet. I særdeleshed, teamet var interesseret i virkningerne af reduceret tyngdekraft på morfologien af ​​prøverne.

Eleverne deltog i NASAs motiverende kandidater i videnskab og teknologi, eller SKAL, projekt. NASA -ingeniør Tamra George vejledte teamet.

Ifølge Hannah Clevenson og teamets abstrakt, det er muligt, at længere og rettere nanotråde, samt en større mængde, kunne fremstilles i mikrogravitation. Disse nye og forbedrede nanotråde kunne derefter bruges til en række forskellige applikationer, en af ​​dem, der er forbedrede batterier.

Clevenson, en elektroteknikerstuderende ved Cooper Union i New York City, sagde, at mens nanotråde af zinkoxid er blevet dyrket på mange måder i laboratoriet, lidt forskning er blevet udført inden for nanotrådvækst i mikrogravitation.

"Nanotråde har potentiale til at blive brugt i en lang række applikationer, fra elektroniske enheder til batterier med høj kapacitet, "angiver teamets abstrakt." ZnO (zinkoxid) er meget billig og har piezoelektriske egenskaber, og dermed et meget ønskeligt materiale. Når et piezoelektrisk materiale er stresset, der skabes en spændingsforskel på tværs af materialet. Disse typer materialer kan bruges til at høste energi, der bruges under rutinemæssige daglige opgaver og muligvis være nyttige som meget kompakte, backup-energikilder med lav effekt til både robotter og astronauter på månens eller planetariske missioner. "

Teammedlem Olivia Lenz sagde, at folk "spilder" energi til miljøet hele tiden bare ved at gå eller bevæge deres arme. "Du kan ikke stoppe denne energi fra at flygte, men der kan være en måde at fange det på, 'scavenge' det, og derefter oplade et lille batteri, " hun sagde.

"I bund og grund, det materiale, vi udviklede, er piezoelektrisk, hvilket betyder, at når du bøjer eller belaster det, du forvrænger krystalstrukturen og får en dipol til at udvikle sig over materialets længde. Til sidst, denne dipolændring kan udnyttes og producere en elektrisk strøm, der kan bruges til at oplade en enhed som din iPod eller mobiltelefon ved at gå. Dette emne er vigtigt, fordi det kan tillade militærmedlemmer ude midt i ingenting at oplade deres elektronik uden at skulle bruge solen eller en generator. Eller, det samme materiale kunne integreres i rumdragter for at hjælpe med at opretholde elektronikken, som astronauter bærer deres person på, når de er på en EVA. "

University of Akron kemiteknisk studerende Tanya Miracle tilføjede, at en anden fordel ved teamets zinkoxid -nanotrådforskning er potentialet for forbedring af forbrugerbatterier. "Zinkoxid holder op til 10 gange ladningen af ​​lithium, så potentielt kan det erstatte lithium, der bruges i batterier, "Mirakel sagde." Dette kan enten producere mindre batterier, der gør det muligt at gemme den samme mængde energi eller et batteri, der er af samme størrelse, men kan vare 10 gange så længe. Elbilindustrien kunne sagtens bruge dette til deres fordel. "

En af de udfordringer, teamet stod overfor, var, at teamets MUST -opgaver fik dem til at arbejde på forskellige NASA -centre. Lenz og Clevenson var begge på NASAs Ames Research Center i Moffett Field, Californien, mens Miracle var på NASA's Glenn Research Center i Cleveland, Ohio. Pigerne måtte finde måder at arbejde sammen som et team på trods af deres geografiske forskelle. "I skole, vi har en projektledelse og teamwork -klasse, vi skal følge, men at styre et projekt med teammedlemmer hundredvis af miles væk er meget anderledes, "Miracle sagde." Jeg tror, ​​at dette virkelig hjalp mig med at lære at være en bedre projektleder såvel som en bedre forsker generelt. Jeg ved nu, hvordan jeg deler viden på tværs af miles på en produktiv og effektiv måde. "

Endnu en lektion fra det virkelige liv lært af oplevelsen, Lenz sagde, er hvordan ingeniører fungerer i den virkelige verden, med hårde deadlines og besværligt eksperimentelt udstyr.

"Jeg var ikke forberedt på, hvor udmattende processen ville være, når jeg var i Houston, Jeg var heller ikke forberedt på antallet af problemer, vi løb ind i, "sagde Lenz, som er hovedfag i kemi ved Seattle Pacific University. "I bund og grund, hvis det kunne gå galt, det gik galt! Hver dag gik jeg udmattet hjem og var ikke sikker på, om vi skulle nå det i flyet. Selv efter vores første flyvedag måtte vi aflaste eksperimentet og fejlfinde! Tilsyneladende, det er, hvad rigtige ingeniører gør hver dag. "

Finansieret og administreret af NASA, Motiverende kandidater i videnskab og teknologi administreres af Hispanic College Fund. Projektet tildeler stipendier og praktikophold til studerende, der forfølger grader i naturvidenskab, teknologi, teknik og matematik, eller STEM, felter. Det understøtter NASAs mål om at styrke agenturets og nationens fremtidige arbejdsstyrke.