Materiał zmieniający grę dla statków kosmicznych reguluje własną temperaturę

Matka Natura jest stałym źródłem inspiracji technologicznych. Ale miała też tysiąclecia, by tworzyć swoje systemy, więc ich odtworzenie nie jest łatwym zadaniem. Weźmy przypadek ludzkiego ciała, które posiada wiele cudów, których naukowcy są jeszcze pokolenia od możliwości replikacji w laboratorium.

Zdolność ludzkiego ciała do regulowania własnej temperatury jest tylko jednym charakterystycznym naukowcem, który chciałby odtworzyć i wykorzystać. A w zeszły piątek grupa naukowców z Uniwersytetu w Nottingham zaprezentowała nowy materiał polimerowy, który może to zrobić. Kierowany przez dr Marka Alstona, profesora projektowania środowiskowego, zespół podjął wyzwanie włączenia złożonego procesu termicznego do materiałów zaprojektowanych przez człowieka. Wyniki opublikowane w zeszłym tygodniu w nowym artykule w Natura

Jak materiał może regulować swoją własną temperaturę

Alston i jego zespół powiedzieli, że zainspirowali się procesami, które widzieli w liściach i tkankach zwierzęcych, i wiedzieli, że ma on potencjał, by zająć się nieznośnym problemem kontroli temperatury w materiałoznawstwie, z zastosowaniami, począwszy od leczenia oparzeń po podróże kosmiczne.

„Natura faktycznie zajmuje się zarządzaniem termicznym w zupełnie inny sposób”, mówi Alston Odwrotność. „Zatem natura patrzy na podejście absorpcyjne, w którym aktywnie wykorzystuje i pochłania energię promieniowania słonecznego w materiale, a następnie pobiera energię z materiału, który ma być użyty do wzrostu, proliferacji gatunku lub regulacji temperatury”.

Zespół odzwierciedlił tę technikę, tworząc jednostki wielkości A5, które mogą wychwytywać i przekierowywać energię.Struktury podobne do komórek przekierowują energię za pomocą płynów, dziedziny badań często wykorzystywanych w badaniach medycznych, które wykorzystują właściwości cieczy do obsługi systemu. Różnice w ciśnieniu lub natężeniu przepływu mogą działać jako przełączniki do reakcji sygnalizacyjnych.

Fizyka może brzmieć zniechęcająco, ale twoje ciało cały czas używa płynów do regularnej temperatury w bardziej znanym procesie, poceniu się.

„Tak bardzo podobny do ludzkiego ciała, gdzie, gdy siadamy, płyn w naszych ciałach nie porusza się tak szybko, więc jest niski przepływ”, wyjaśnia Alston. „Ale jeśli zaczniemy biec bardzo szybko, organizm rozpozna zmianę wymagań, więc przepływ w ludzkim ciele zacznie szybciej zwiększać cyrkulację, ponieważ potrzebuje energii, a zatem więcej się pocimy”.

Do czego służą te?

Moc samoregulacji termicznej otwiera astronomiczne możliwości - w obu znaczeniach tego słowa. Materiał skonstruowany w formie silikonu może być owinięty wokół skóry, aby monitorować obrażenia ofiary lub skurczyć się do rozmiaru chipa i użyć w półprzewodnikach. Ale przede wszystkim, jeśli zostanie zintegrowany z konstrukcją statku kosmicznego, materiał może zwalczać intensywny stres termiczny towarzyszący podróży w kosmos.

Ponieważ każda komórka jest pojedynczą jednostką, która działa na podstawie własnych danych wejściowych, szereg z nich może idealnie pasować do aplikacji kosmicznych. Sąsiadujące jednostki mogą mieć zupełnie inne reakcje, więc mogą pracować w ciele statku kosmicznego, jednostka w słońcu i jednostka w cieniu mogą być tuż obok siebie, utrzymując komfortową temperaturę materiału - wszystko bez żadnej ręcznej pracy załogi. Pożegnaj się z gorącymi punktami.

Grupa ma nadzieję na współpracę z przemysłem kosmicznym w celu zwiększenia skali działalności i dalszego testowania materiałów inspirowanych naturą.

„Piękno natury polega na tym, że wygląda bez wysiłku” - mówi Alston Odwrotność. Jest bardzo rozwiązany, funkcjonalizowany i to właśnie staramy się robić ”.

Powiązane wideo: Jak rośliny przełamują pot