Môi trường cực đoan của không gian đưa ra một thách thức lớn cho vật liệu được sử dụng trong tàu vũ trụ. phơi nhiễm cho các tác động siêu nhỏ, phóng xạ nguyên tử, tia cực tím, và nhiệt độ chuyển từ hàng trăm độ trên 0 đến gần 0 tuyệt đối có thể giảm tốc độ nhiệt thông thường nhanh chóng có thể tự động sửa chữa các mối nguy cơ bị cháy quá sức hoặc đóng băng hệ thống phát triển, các vật liệu quan trọng trên máy tính, các hướng dẫn trong không gian và công nghệ thiết yếu này.

Nhu cầu tự hàn gắn nhiệt trong không gian

Hệ thống điều khiển nhiệt không gian dựa trên những tấm chăn và bọt có độ bão hòa nhẹ và nhiều lớp phủ để duy trì nhiệt độ ổn định. Tuy nhiên, thậm chí những vết đâm nhỏ từ vi sắc hay mảnh vỡ có thể tạo ra những đường dẫn rò rỉ nhiệt. Trong quá trình định hướng dài đến sao Hỏa hoặc thiên thạch, nhiều tác động có thể giảm hiệu suất không thể chấp nhận được. [FL: 0] [FL: 0] Tự động hoá [FL: 1] trở thành một tiện ích, nhưng cần thiết cho một nhiệm vụ mà con người không thể can thiệp hoặc bị hạn chế cao.

Ngoài vi sinh vật hóa, việc đạp xe nhiệt tạo ra các động tác nhỏ trong các lớp bọt cứng và chăn linh hoạt. Sự phóng xạ có thể làm tan chảy các chất lỏng, dẫn đến việc tạo ra các chất gây hư hỏng, hoặc là để tạo ra một chất chữa lành hoặc đóng lại khoảng trống. Kết quả là sự gia tăng đáng tin cậy và tuổi thọ mà không có hình phạt lớn của các lớp không có sự hấp thụ.

Đặc điểm chính của việc tự chữa lành nhiệt

Các đặc điểm sau đây là thiết yếu cho ứng dụng không gian thực tế:

  • Sửa chữa tự động:) Vật liệu phải phát hiện và chữa lành những tổn thương mà không cần gây ra hoặc tiêu thụ điện bên ngoài.
  • Khả năng nhiệt độ::) Phải duy trì hiệu suất nhiệt nhiệt nhiệt trước, trong và sau khi hồi phục.
  • Trọng lượng:) Mỗi gram tính theo chi phí khởi động; cơ chế tự chữa lành không nên tăng mật độ đáng kể.
  • Khả năng và khả năng lặp lại: ) chất liệu này nên chịu đựng nhiều biến cố chữa lành bệnh và tiếp tục thực hiện dưới nhiệt độ cực đại, chân không và phóng xạ.
  • Tương thích: ) Nó phải gắn kết tốt với các vật liệu khác của tàu vũ trụ và không vượt quá các chất ô nhiễm độc hại.

Những đòi hỏi này điều khiển việc chọn những vật liệu cơ bản và cơ chế chữa lành bệnh.

Vật liệu và kỹ thuật đang được phát triển

Vi mô- bào chữa lành bằng Polymer Foams và Aerogels

Một trong những phương pháp nghiên cứu nhất bao gồm việc gắn các ống nhỏ li-pô-li- tác nhân chữa bệnh lỏng (thường là một đơn sắc hoặc hai phần) vào một ma trận kết dính. Khi một vết nứt lan truyền qua vật liệu, nó làm vỡ các viên thuốc, giải phóng tác nhân. Tác nhân phản ứng với chất xúc tác nhân phân tán trong ma trận (hoặc môi trường) để tạo một nút đóng dấu vết. Khái niệm này đã được chứng minh thành công trong cấu trúc cấu trúc và đang được thích nghi với bọt và aerogel.

Tác phẩm gần đây của NA và các phòng thí nghiệm học thuật cho thấy rằng chất polyimide và chất polyurethane chứa các ống nhỏ có thể chữa lành đến hàng trăm micromet rộng. Tuy nhiên, việc bảo đảm việc phân phối viên đồng nhất và tránh vỡ sơ bộ trong các cơn rung động khi khởi động vẫn còn tồn tại.

Hợp kim hình và đa thức

Chất liệu tạo mẫu có thể được nén lại để khởi động cấu trúc phân hủy trước khi được nhiệt độ nóng lên. Đối với sự nhiệt độ nhiệt, bọt dạng lỏng có thể được nén lại để đóng lỗ. Cách tiếp cận này cho phép khả năng chữa lành không có sự bổ sung hóa học. [FT: 0] Nếu bọt được đâm vào, nhiệt độ nhiệt độ được đặt ở địa phương [FT] trong một phần tử tương tự: có thể tạo ra một tác động phụ để tạo ra tác động phụ.

Các nhà nghiên cứu tại Cơ quan Không gian Châu Âu ( ) đã chứng minh khả năng tự chữa lành trong các hình dạng polyuthane với hiệu ứng chữa lành trên 90% sau ba chu kỳ.

Hy - rô - tê - lết và đa ngữ trong các cuộc nghiên cứu về bánh mì kẹp

Hydrogels - Mạng lưới thủy tinh chất lỏng được đặt giữa hai lớp cách ly nhau. Nếu lớp bên ngoài bị chọc thủng, hydrogel có thể chảy vào khoảng trống và tự làm vững khi phơi nắng đến chân không hoặc nhiệt. Trong khi hydrogel nặng hơn bọt, chúng có thể tạo sự đóng lại tuyệt vời và ổn định nhiệt độ. Một số dạng cấu trúc sử dụng đối xứng nhau (v. d. d.: Dil, hóa học di chuyển qua lại) cho phép chữa lành.

Vật liệu không dùng để tăng cường cơ khí và nhiệt

Thêm ống cacbon nano, khí cacbon, hay khí cacbon, hoặc khí quản nano để tự chữa lành ma trận có thể cải thiện tính điều khiển (có thể hấp dẫn theo một số hướng) và sức mạnh cơ học. Trong ngữ cảnh của các ống nano có thể phục hồi như là các tác nhân chữa lành bệnh, chẳng hạn, tái tạo một vùng bị hư hại với mạng nano. Hơn nữa, các tiểu vi sinh vật nano có thể giảm độ phóng thích oxy và giảm tốc độ thoái hóa.

Một nghiên cứu đáng chú ý được xuất bản trong Vật liệu ứng dụng và ống kính; giao diện (xem ) ở đây [FLT:] hợp lại các vi ống với các túi nhỏ chứa chất lỏng nano trong một chất lỏng polyurynene, đạt được 40% hiệu quả chữa lành trong khi duy trì mật độ mật độ thấp.

Những thách đố lớn để vượt qua

Mặc dù có kết quả phòng thí nghiệm hứa hẹn, nhưng vẫn còn nhiều chướng ngại vật trước khi việc tự điều hòa nhiệt độ trở thành tiêu chuẩn trên tàu vũ trụ.

Vacuum và outgasing

Trong chân không của không gian, các tác nhân chữa bệnh lỏng có thể bốc hơi hoặc bốc hơi trước khi phản ứng. các ống dẫn phải được thiết kế để giải phóng chất đó chỉ sau khi các hình thức nứt, và tác nhân phải có áp suất rất thấp. thay vì, các cơ chế chữa lành dựa trên sự khuếch tán của các bang rắn hoặc các liên kết tương phản tránh được vấn đề này.

Phóng xạ và Oxy nguyên tử

Phóng xạ siêu vi và oxy nguyên tử có thể làm giảm cả ma trận và chất chữa lành. bảo vệ lớp vỏ hoặc sự kết hợp của chất ổn định tia UV là thiết yếu. một số nhà hóa học tự chữa lành (v.g., những người sử dụng liên kết không chính xác) vốn đã chống lại oxy nguyên tử, làm cho chúng hấp dẫn cho các nhiệm vụ quỹ đạo thấp của trái đất.

Vòng lặp chữa lành đa chiều

Hầu hết các hệ thống hiện nay chỉ có thể lành một hoặc hai lần trước khi tác nhân chữa lành bị kiệt sức. Đối với các nhiệm vụ lâu dài, những vật liệu có thể chữa lành nhiều lần. Hoặc tiếp cận như liên kết cộng hưởng từ hoặc hiệu ứng tập thể không giới hạn cung cấp một số chu kỳ chữa lành, nhưng chúng yêu cầu một kích hoạt bên ngoài (nóngu, ánh sáng) và có thể có thời gian sửa chậm hơn.

Hợp nhất với hệ thống không gian đang tồn tại

Việc tự chữa bệnh phải tương thích với lớp phủ tàu vũ trụ, chất dính và các giao diện cấu trúc chuẩn. nó cũng phải sống sót qua môi trường phóng tàu, dao động ngoại biên, các vật liệu gây mê và giảm áp nhanh. kiểm tra với điều kiện thực tế là rất quan trọng nhưng đắt tiền.

Những sự hướng dẫn và cải tiến trong tương lai

Các phương pháp sinh học và phỏng sinh học

Tự nhiên cung cấp nhiều ví dụ về tự phục hồi [FLT: 1] từ da người đến thân cây. Các nhà nghiên cứu đang lấy cảm hứng từ hệ thống sinh học để tạo ra các vật liệu mới. Chẳng hạn, [FLT: 0] mạng lưới [FLT:] [FLT: 1] bên trong lớp vỏ cây. Các cấu trúc giống như các mạch máu có thể liên tục cung cấp các tác nhân chữa lành từ một nguồn nước, cho phép nhiều chu kỳ chữa lành. Một dự án được tài trợ bởi [FL:2] [FT:2] Cơ quan Phát triển Phát triển Phát triển Phát triển (NT: ADT] [NT] [NT] [T]] [T] Chương trình khám phá môi trường sống như thế này.

Những vật liệu thích nghi và có lợi

Sự cách nhiệt tương lai có thể kết hợp giữa tự chữa lành với các chức năng khác: quy định nhiệt độ (các vật liệu thay đổi so với thay đổi), bảo vệ phóng xạ (các mô hình nano cao, thậm chí là thu hoạch năng lượng. Những vật liệu này [FLT: 0] [FLT: 1] giảm số hệ thống riêng biệt, tiết kiệm năng lượng và phức tạp.

Thiết kế và ký tự hỗ trợ AI

Máy học đang tăng tốc phát hiện ra các thành phần vật liệu tối ưu và kích cỡ khoang. bằng cách đào tạo mô hình trên dữ liệu thực nghiệm, các nhà nghiên cứu có thể dự đoán hiệu quả chữa bệnh, dẫn nhiệt, và tính bền trước khi tổng hợp mẫu. phương pháp này giảm thời gian phát triển và chi phí.

Kiểm tra và điều kiện trong không gian

Một số nhiệm vụ của khối lập phương được lên kế hoạch để phơi bày những mẫu nhỏ vật liệu tự chữa lành cho môi trường không gian và giám sát hiệu suất của chúng. dữ liệu từ những nhiệm vụ này sẽ là vô giá cho việc tinh chế công thức và tăng cường.

Kết luận

Sự hấp thụ nhiệt độ thể hiện sự thay đổi mô hình trong thiết kế tàu vũ trụ. chúng ta có thể mở rộng cuộc sống, cải thiện sự an toàn, và giảm sự phụ thuộc vào các hệ thống thừa. trong khi thách thức liên quan đến chân không, phóng xạ, và nhiều chu kỳ chữa lành vẫn còn, sự tiến bộ nhanh chóng trong công nghệ vi mô, các chất liệu có hình dạng, và các hợp chất đa chức năng cho thấy rằng sự tự chữa lành sẽ có thể có trong vòng một thập kỷ tới. khi nhân loại tiến xa hơn vào hệ mặt trời, những vật liệu này sẽ là một nền tảng đáng tin cậy của sự quản lý nhiệt.