Il materiale da gioco per il veicolo spaziale regola la propria temperatura

Madre Natura è una fonte costante di ispirazione tecnologica. Ma ha anche avuto millenni per creare i suoi sistemi, quindi ricrearli non è un compito facile. Prendiamo il caso del corpo umano, che possiede una miriade di miracoli che gli scienziati sono ancora lontano dalle generazioni per poter replicare in laboratorio.

La capacità del corpo umano di regolare la propria temperatura è solo una caratteristica che gli scienziati vorrebbero ricreare e utilizzare. E lo scorso venerdì un gruppo di ricercatori dell'Università di Nottingham ha svelato un nuovo materiale polimerico che può fare proprio questo. Guidato dal dott. Mark Alston, professore di progettazione ambientale, il team ha affrontato la sfida di incorporare un processo termico complesso in materiali progettati dall'uomo. I risultati pubblicati la scorsa settimana in un nuovo documento in Natura

Come un materiale può regolare la propria temperatura

Alston e il suo team hanno affermato di essere stati ispirati dai processi che hanno visto nelle foglie e nei tessuti animali e sapevano di avere il potenziale per affrontare il fastidioso problema del controllo della temperatura nella scienza dei materiali, con applicazioni che vanno dal trattamento delle ustioni ai viaggi nello spazio.

"La natura si occupa in realtà della gestione termica in un modo completamente diverso", dice Alston Inverso. "Così la natura guarda ad un approccio di assorbimento, dove attivamente imbragano e catturano l'energia della radiazione solare in un materiale e quindi prendono l'energia dal materiale da utilizzare per la crescita, la proliferazione della specie o la regolazione della temperatura".

Il team ha rispecchiato questa tecnica, creando unità di dimensioni A5 in grado di catturare e reindirizzare l'energia.Le strutture cellulari simulano l'energia utilizzando la fluidica, un campo di ricerca spesso utilizzato nella ricerca medica che utilizza le proprietà di un liquido per azionare un sistema. Le differenze di pressione o portata possono agire da interruttori per le reazioni di attivazione.

La fisica può sembrare scoraggiante, ma il tuo corpo utilizza sempre fluidi a temperatura regolare in un processo più familiare, sudando.

"Così molto simile al corpo umano, dove se siamo seduti, il fluido nei nostri corpi non si muove così velocemente, quindi è a basso flusso", spiega Alston. "Ma se iniziamo a correre molto velocemente, il corpo riconosce un cambiamento di esigenza, quindi il flusso nel corpo umano inizierà ad aumentare la circolazione più velocemente perché ha bisogno di energia e quindi traspiriamo di più".

A cosa servono questi?

Il potere dell'autoregolazione termica apre opportunità astronomiche - in entrambi i sensi della parola. Se costruito in silicio, il materiale potrebbe essere avvolto attorno alla pelle per monitorare le lesioni delle vittime di ustioni, o ridotto a dimensioni del chip e utilizzato nei semiconduttori. Ma soprattutto, se integrato nella progettazione di veicoli spaziali, il materiale potrebbe combattere l'intenso stress termico che accompagna un viaggio nello spazio.

Poiché ogni cella è una singola unità che funziona in base ai propri input, una serie di essi potrebbe adattarsi perfettamente alle applicazioni spaziali. Le unità vicine possono avere risposte completamente diverse, così hanno lavorato nel corpo di un veicolo spaziale, un'unità alla luce del sole e un'unità in ombra potrebbero essere uno accanto all'altro mantenendo una temperatura confortevole per il materiale - il tutto senza alcun lavoro manuale da parte dell'equipaggio. Dì addio alle macchie di calore.

Il gruppo spera di collaborare con l'industria spaziale per potenziare le sue operazioni e continuare a testare il loro materiale ispirato alla natura.

"La bellezza della natura è che sembra senza sforzo", dice Alston Inverso. È molto risoluto, funzionalizzato, ed è quello che stiamo cercando di fare."

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