Rymdfärjan Atlantis kommer nästa vecka att genomföra ett nytt Rensselaer -nanomaterialsexperiment till den internationella rymdstationen. Prover av nya nanokompositmaterial, ses på bilden, kommer att monteras på rymdstationens skrov, och testade för att se hur de klarar av rymdens faror.
(PhysOrg.com) - Nya nanomaterial som utvecklats vid Rensselaer Polytechnic Institute är planerade att sprängas i en bana den 16 november ombord på rymdfärjan Atlantis.
Projektet, finansierad av U.S. Air Force Multi University Research Initiative, försöker testa prestanda för de nya nanokompositerna i omloppsbana. Rymdfärjan Atlantis kommer att bära proverna till den internationella rymdstationen. Materialet monteras sedan på stationens yttre skrov i en passiv experimentbärare, och utsatt för rymdens hårdhet.
Rensselaer -professorerna Linda Schadler, vid Institutionen för materialvetenskap och teknik, och Thierry Blanchet, av mekaniska institutionen, Aerospace, och kärnteknik, arbetat med ett team av forskare från University of Florida för att utveckla två olika typer av experimentella nanomaterial. MURI -projektet och University of Florida -forskargruppen leds av Rensselaer -alumnen W. Greg Sawyer ’99, som tog sin kandidatexamen, mästare, och doktorsexamen från Rensselaer och är nu N. C. Ebaugh professor i mekanisk och rymdteknik vid University of Florida. Blanchet var Sawyers doktorandrådgivare.
Det första nya materialet är slitstarkt, nanokomposit med låg friktion, skapat genom att blanda aluminiumoxidpartiklar i nanoskala med polytetrafluoretylen (PTFE), som kommersiellt kallas teflon. Schadler och hennes forskargrupp introducerade olika fluorbelagda nanopartiklar i konventionell PTFE. Den lilla mängden tillsats orsakade att PTFE -slitage minskade med fyra storleksordningar, utan att påverka PTFE:s friktionskoefficient. Slutresultatet är ett starkare, mer hållbar PTFE som är nästan lika nonstick och hal som obehandlad PTFE.
Den uppnådda nyttan, Schadler sa, är skillnaden mellan PTFE som kan överleva att glida längs en yta några kilometer innan den slits bort, och en nanokomposit som kan glida över en yta i mer än 100, 000 kilometer innan det bärs bort. PTFE används ofta för att belägga ytan på rörliga delar i olika enheter. Ju mindre friktion på ytan av dessa rörliga delar, desto mindre energi krävs för att flytta delarna, Sa Schadler.
"Vi är mycket glada över att få detta experiment installerat i ISS, och för att se hur det nya materialet presterar i rymden, ”Sa Schadler. "I en laboratoriemiljö, materialets slitstyrka är fyra storleksordningar lägre än ren PTFE, vilket betyder att den är betydligt mer motståndskraftig mot slitage. Lika viktigt, dessa framsteg ökar inte materialets friktionskoefficient, vilket innebär att ökningen av hållbarhet inte kommer på bekostnad av att skapa extra friktion. ”
Fäst på stationen, som reser cirka 27, 700 km / h, nanokompositprovet kommer att utsättas för ultraviolett strålning, och temperaturer från -40 grader till 60 grader Celsius. Nanokompositen kommer att monteras på en tribometer, utvecklad av Sawyer, som mäter friktionen på materialets yta. Ett kontrollprov av materialet, skyddad i en vakuumkammare i PEC, kommer också att testas. Apparaten kommer att skicka data i realtid till ISS-laboratoriet, som i sin tur kommer att vidarebefordras till forskargruppen.
Den andra uppsättningen nanomaterial som ska släppas ut i rymden är ledande polymera nanokompositer. Under laddningen av tribometrarna i PEC för rymdresor, en möjlighet uppstod att också testa konduktiviteten hos kolnanorörfyllda polyamidimid och flytande kristallina polymerer som en funktion av rymdexponering. De ledande kompositerna, utvecklad av Schadler och före detta Rensselaer postdoktor Justin Bult - som nu är forskare vid U.S. Department of Energy National Renewable Energy Laboratory - måste utvecklas på mindre än en vecka.
"Det var en spännande vecka och vi var inte säkra på om kompositerna skulle hålla sig till de strikta tester som ålagts dem för att avgöra om de ens kunde skjutas ut i rymden, ”Sa Schadler. ”Det var spännande när några av dem gjorde, och för att se bilderna på dem monterade i PEC. ”
Blanchet sa att han är mycket nöjd, men inte förvånad, vid framgången för sin tidigare student, Sawyer, att leda denna rymdbundna forskningsstudie.
"Greg är i toppen av sitt spel, och det är underbart att se forskningsområdena som han introducerades som student här på Rensselaer utvecklas till en så viktig, högprofilerat experiment i den internationella rymdstationen, ”Sa Blanchet. "Det faktum att han samarbetar med Rensselaer -forskare gör det ännu bättre."
Schadler och Blanchets experiment med nanokompositer är det andra Rensselaer -projektet som startar ut i rymden i år. I Augusti, ett experimentellt värmeöverföringssystem designat av Rensselaer -professorerna Joel Plawsky och Peter Wayner transporterades till ISS ombord på rymdfärjan Discovery. Projektet, kallad Constrained Vapor Bubble (CVB), kommer att förbli installerad i ISS i upp till tre år. Experimentet kan ge viktiga grundläggande insikter om värme- och massöverföringsoperationers karaktär som innebär en fasförändring, såsom avdunstning, kondensation, och kokande, samt tekniska data som kan leda till utveckling av nya kylsystem för rymdfarkoster och elektroniska enheter.
Tillhandahålls av Rensselaer Polytechnic Institute (nyheter:webb)
