Nieuwe nanomaterialen ontwikkeld in Rensselaer werden op 16 november in een baan om de aarde gestuurd aan boord van Space Shuttle Atlantis.

Het project, gefinancierd door het US Air Force Multi University Research Initiative (MURI), wil de prestaties van de nieuwe nanocomposieten in een baan om de aarde testen. Spaceshuttle Atlantis zal de monsters naar het International Space Station (ISS) brengen. De materialen worden vervolgens op de buitenromp van het station gemonteerd in een Passive Experiment Carrier (PEC), en blootgesteld aan de ontberingen van de ruimte.

Rensselaer-hoogleraren Linda Schadler, van de afdeling Materials Science and Engineering, en Thierry Blanchet, van de afdeling Mechanische, ruimtevaart, en nucleaire techniek, werkte samen met een team van onderzoekers van de Universiteit van Florida om twee verschillende soorten experimentele nanomaterialen te ontwikkelen. Het MURI-project en het onderzoeksteam van de Universiteit van Florida worden geleid door W. Greg Sawyer '99, die zijn bachelor behaalde, meester, en doctoraatstitels van Rensselaer en is nu de N.C. Ebaugh Professor of Mechanical and Aerospace Engineering aan de University of Florida. Blanchet was de doctoraatsadviseur van Sawyer.

Het eerste nieuwe materiaal is een slijtvaste, nanocomposiet met lage wrijving, gemaakt door aluminiumoxidedeeltjes op nanoschaal te mengen met polytetrafluorethyleen (PTFE), die in de handel bekend staat als Teflon. Schadler en haar onderzoeksgroep introduceerden verschillende met fluor gecoate nanodeeltjes in conventioneel PTFE. De kleine hoeveelheid additief zorgde ervoor dat de slijtagesnelheid van de PTFE met vier ordes van grootte daalde, zonder de wrijvingscoëfficiënt van PTFE te beïnvloeden. Het eindresultaat is een sterker, duurzamer PTFE dat bijna net zo anti-aanbak en glad is als onbehandeld PTFE.

Het gewonnen voordeel, Schadler zei, is het verschil tussen PTFE dat een paar kilometer over een oppervlak kan glijden voordat het wegslijt, en een nanocomposiet dat meer dan 100 over een oppervlak kan glijden, 000 kilometer voordat ze wegslijten. PTFE wordt vaak gebruikt om het oppervlak van bewegende delen in verschillende apparaten te coaten. Hoe minder wrijving op het oppervlak van deze bewegende delen, hoe minder energie er nodig is om de onderdelen te verplaatsen, aldus Schadler.

“We zijn erg verheugd dat dit experiment in het ISS is geïnstalleerd, en om te zien hoe het nieuwe materiaal presteert in de ruimte, ', aldus Schadler. “In een laboratoriumomgeving de slijtagesnelheid van het materiaal is vier ordes van grootte lager dan zuiver PTFE, wat betekent dat het aanzienlijk beter bestand is tegen slijtage. Net zo belangrijk, deze vooruitgang verhoogt de wrijvingscoëfficiënt van het materiaal niet, wat betekent dat de toename van de duurzaamheid niet ten koste gaat van het creëren van extra wrijving.”

Aan het station bevestigd, die rond de 27 reist, 700 km/u, het nanocomposietmonster wordt blootgesteld aan ultraviolette straling, en temperaturen variërend van -40 graden tot 60 graden Celsius. Het nanocomposiet wordt op een tribometer gemonteerd, ontwikkeld door Sawyer, die de wrijving van het oppervlak van het materiaal zal meten. Een controlemonster van het materiaal, beschermd in een vacuümkamer in de PEC, zal ook getest worden. Het apparaat stuurt gegevens in realtime naar het ISS-laboratorium, die op zijn beurt wordt doorgestuurd naar het onderzoeksteam.

De tweede reeks nanomaterialen die in de ruimte wordt gelanceerd, zijn geleidende polymere nanocomposieten. Tijdens het laden van de tribometers in de PEC voor ruimtevaart, er deed zich een mogelijkheid voor om ook de geleidbaarheid van met koolstof nanobuisjes gevulde polyamideimide en vloeibaar kristallijne polymeren te testen als een functie van blootstelling aan de ruimte. De geleidende composieten, ontwikkeld door Schadler en voormalig postdoctoraal onderzoeker van Rensselaer Justin Bult - die nu onderzoeker is bij het Amerikaanse Department of Energy National Renewable Energy Laboratory - moest in minder dan een week worden ontwikkeld.

“Greg is op de top van zijn kunnen, en het is geweldig om te zien hoe de onderzoeksgebieden waarmee hij als student hier bij Rensselaer kennismaakte, evolueren tot zo'n belangrijk, spraakmakend experiment in het internationale ruimtestation, ' zei Blanchet. “Het feit dat hij samenwerkt met onderzoekers van Rensselaer maakt het nog beter.”

De nanocomposieten-experimenten van Schadler en Blanchet zijn het tweede Rensselaer-project dat dit jaar in de ruimte wordt gelanceerd. In augustus, een experimenteel warmteoverdrachtssysteem ontworpen door Rensselaer-professoren Joel Plawsky en Peter Wayner werd aan boord van Space Shuttle Discovery naar het ISS gedragen. Het project, de zogenaamde Constrained Vapor Bubble (CVB), blijft maximaal drie jaar in het ISS geïnstalleerd. Het experiment zou belangrijke fundamentele inzichten kunnen opleveren in de aard van warmte- en massaoverdrachtsoperaties die een faseverandering met zich meebrengen, zoals verdamping, condensatie, en kokend, evenals technische gegevens die zouden kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe koelsystemen voor ruimtevaartuigen en elektronische apparaten.

Bron:Rensselaer Polytechnic Institute (nieuws:web)