Game-Changing Material for Spacecraft regulerer sin egen temperatur

Moder Natur er en konstant kilde til teknologisk inspirasjon. Men hun har også tusenår å lage sine systemer, så det er ingen lett oppgave å gjenskape dem. Ta tilfelle av menneskekroppen, som har en rekke mirakler at forskere fremdeles er generasjoner vekk fra å kunne replikere i laboratoriet.

Menneskekroppens evne til å regulere sin egen temperatur er bare en karakteristisk forsker ville gjerne gjenskape og sette i bruk. Og i fredags avslørte en gruppe forskere fra University of Nottingham et nytt polymermateriale som kan gjøre nettopp det. Leder av Dr. Mark Alston, professor i miljødesign, har laget taklet utfordringen med å inkorporere en kompleks varmeprosess i menneskeskapte materialer. Resultatene ble publisert i forrige uke i et nytt papir i Natur

Hvordan et materiale kan regulere sin egen temperatur

Alston og teamet hans sa at de var inspirert av prosessene de så i blad og dyr, og visste at det hadde potensial til å løse det irriterende problemet med temperaturkontroll i materialvitenskap, med applikasjoner som spenner fra brennbehandling til romfart.

"Naturen behandler faktisk termisk styring på en helt annen måte," forteller Alston Omvendt. "Så naturen ser på en absorpsjonsmetode, hvor de aktivt bruker og fanger solstrålingsenergi til et materiale, og så tar de energi ut av materialet som skal brukes til vekst, spredning av arten eller regulering av temperatur."

Teamet speilet denne teknikken, og skaper A5-størrelse enheter som kan fange og omdirigere energi.De cellelignende struktursene omdirigerer energi ved hjelp av fluider, et forskningsfelt som ofte brukes i medisinsk forskning som bruker egenskaper av væske til å betjene et system. Forskjeller i trykk eller strømningshastigheter kan fungere som bytte til cue-reaksjoner.

Fysikken kan høres skremmende, men kroppen din bruker væsken hele tiden til vanlig temperatur i en mer kjent prosess, svette.

"Så veldig lik menneskekroppen, hvor hvis vi setter oss ned, flyter ikke væsken i kroppene oss så fort, så det er lite strøm," forklarer Alston. "Men hvis vi begynner å løpe veldig fort, gjenkjenner kroppen en endring av kravet, så strømmen i menneskekroppen vil begynne å øke sirkulasjonen raskere fordi den trenger energien og derfor svetter vi mer."

Hva brukes disse til?

Kraften til termisk selvregulering åpner astronomiske muligheter - i begge sanser av ordet. Hvis det er konstruert i silisiumform, kan materialet pakkes rundt huden for å overvåke brannskader, eller krympe ned til brikkestørrelse og brukes i halvledere. Men mest spesielt, hvis integrert i romfartøydesign, kan materialet bekjempe det intense termiske spenningen som følger med en tur til rommet.

Fordi hver celle er en individuell enhet som fungerer basert på egne innganger, kan en rekke av dem passe perfekt inn i romapplikasjoner. Nabolagene kan ha helt forskjellige svar, så jobbet inn i et romfartøy, en enhet i sollys og en enhet i skygge kunne være rett ved siden av hverandre, samtidig som man opprettholder en behagelig temperatur for materialet - alt uten mannlig arbeid fra mannskapet. Si farvel til varmeflater.

Gruppen håper å samarbeide med romindustrien for å oppgradere sin virksomhet og fortsette å teste deres naturinnspilt materiale.

"Naturens skjønnhet er at det ser lett ut," forteller Alston Omvendt. Det er veldig løst, funksjonalisert, og det er det vi prøver å gjøre."

Relatert video: Hvordan planter bryter en svette