Als je denkt dat je aardbeiengelei niets te maken heeft met aardbevingen, denk nog eens na.

Een nieuw onderzoek naar het internationale ruimtestation, Geavanceerd Colloïden Experiment-Temperatuur-10 (ACE-T-10), gebruikt temperatuurveranderingen om beter te begrijpen hoe colloïden - of 'ongeordende vaste stoffen' - verouderen of falen. Het begrijpen van deze spanningsrelaxatie in ongeordende vaste stoffen kan hints geven over seismische gebeurtenissen op aarde. Dit experiment zou ook de toekomstige verkenning van de maan ten goede kunnen komen, Mars en verder door inzicht te geven in materiaalfalen.

Colloïden zijn materialen waarbij nanodeeltjes of kleine druppeltjes van één materiaal in een vloeistof zijn verspreid. Deze zachte materialen komen veel voor in het dagelijks leven; voorbeelden zijn slagroom, gelei, wasverzachter, melk en modderig water.

ACE-T-10 bestudeert colloïden waarbij de aantrekkingskracht tussen nanodeeltjes sterker wordt naarmate de temperatuur stijgt. Bij kamertemperatuur, het colloïde gedraagt ​​zich als een vloeistof. Wanneer de suspensie wordt verwarmd tot boven ongeveer 40°C, de deeltjes kleven snel aan elkaar, vormt een rigide netwerk dat zijn eigen gewicht kan dragen - een proces dat gelering wordt genoemd.

Dit is vergelijkbaar met wat er gebeurt bij het temperen van glas. Echter, snelle gelering veroorzaakt spanningen in het materiaal die geleidelijk ontspannen door een cascade van herstructureringsgebeurtenissen die verwant zijn aan 'microbevingen'. De naschokken veroorzaken uiteindelijk grotere herstructureringen waarbij de hele gel betrokken is. Deze dramatische omwentelingen van de gelstructuur kunnen worden voorspeld, althans statistisch, omdat ze worden aangekondigd door een waarneembaar 'zenuwachtig' stadium. ACE-T-10 confocale microscopiebeelden mogelijk gemaakt door het ruimtestation kunnen wetenschappers in staat stellen de breuk van deze microscopische gelstrengen te benadrukken die naar verwachting onder deze merkwaardige trillingen zullen liggen.

"Temperatuur speelt hierbij een dubbele rol, "zei hoofdonderzoeker Roberto Piazza. "Het is de factor die de interacties tussen de deeltjes verandert, ze aan elkaar laten plakken; tegelijkertijd, het is de drijvende kracht die de spontane herstructurering van de gel bevordert. Op aarde, echter, zwaartekracht werkt als een extra spanning op het materiaal die de manier waarop de gel herstructureert kan beïnvloeden. Experimenten in microzwaartekracht zijn verplicht om te kwantificeren of zwaartekracht (gelgewicht) een relevante rol speelt of niet."

Het laboratorium van het ruimtestation biedt ook andere voordelen. "De Light Microscopy Module (LMM) van het ruimtestation in het Fluids Integrated Rack stelt wetenschappers in staat de temperatuur van het systeem te regelen en zorgt voor een 3D-structuur van het materiaal, " zei Stefano Buzzaccaro, co-onderzoeker voor ACE-T-10. "In samenwerking met de European Space Agency (ESA), we ontwikkelen een lichtverstrooiingsopstelling die, in combinatie met het confocale LMM, geeft ons alles wat we nodig hebben om het probleem van gelering te begrijpen."

gelijk aan colloïden, de aardkorst laat ook stress los door aardbevingen. ACE-T-10 zou inzicht kunnen geven in de gebeurtenissen die op deze aardbevingen anticiperen, waardoor wetenschappers betere voorspellingen kunnen doen van wanneer ze zouden kunnen gebeuren.

Het kan ook bijdragen aan voorspellingen met betrekking tot de houdbaarheid van producten en het falen van constructiematerialen in wegen en bruggen.

"Dit is vooral belangrijk wanneer je op Mars bent en je materialen moet construeren met behulp van Marskorst, "zei Buzzaccaro. "Je kunt een methode vinden om de schade van het materiaal dat je gebruikt te controleren en het falen ervan te voorspellen."

Stof tot nadenken wanneer je je volgende broodje colloïd en pindakaas maakt.