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    De gelatina de fresa y terremotos:la investigación de la estación espacial estudia coloides

    El astronauta de la NASA Ricky Arnold realiza el mantenimiento del Módulo de Experimento de Coloides Avanzados ubicado dentro del Módulo de Microscopía de Luz. Crédito:NASA

    Si cree que su mermelada de fresa no está relacionada con terremotos, piensa otra vez.

    Una nueva investigación de la Estación Espacial Internacional, Experimento de coloides avanzados-Temperatura-10 (ACE-T-10), está utilizando cambios de temperatura para comprender mejor cómo los coloides, o 'sólidos desordenados', envejecen o fallan. La comprensión de esta relajación de la tensión en los sólidos desordenados puede proporcionar pistas sobre los eventos sísmicos en la Tierra. Este experimento también podría beneficiar la exploración futura de la Luna, Marte y más allá al proporcionar información sobre fallas materiales.

    Los coloides son materiales donde las nanopartículas o pequeñas gotas de un material se dispersan en un fluido. Estos materiales blandos son comunes en la vida diaria; ejemplos son crema batida, gelatina, suavizante de telas, leche y agua fangosa.

    ACE-T-10 estudia coloides en los que la atracción entre nanopartículas se vuelve más fuerte con el aumento de temperatura. Mientras esté a temperatura ambiente, el coloide se comporta como un líquido. Cuando la suspensión se calienta por encima de aproximadamente 40 ° C, las partículas se adhieren rápidamente entre sí, formando una red rígida que puede sostener su propio peso, un proceso llamado gelificación.

    El módulo de microscopía de luz (LMM) permite una investigación novedosa de fenómenos microscópicos en microgravedad, con la capacidad de adquirir y descargar de forma remota imágenes y videos digitales en muchos niveles de aumento en 3D utilizando microscopía confocal. Crédito:NASA

    Esto es similar a lo que ocurre en el templado del vidrio. Sin embargo, la gelificación rápida produce tensiones en el material que se relajan progresivamente a través de una cascada de eventos de reestructuración similares a los 'micro-terremotos'. Las réplicas eventualmente inducen eventos de reestructuración más grandes que involucran a todo el gel. Estos dramáticos trastornos de la estructura del gel se pueden predecir, al menos estadísticamente, porque son anunciados por una etapa de "nerviosismo" observable. Las imágenes de microscopía confocal ACE-T-10 habilitadas por la estación espacial pueden permitir a los científicos resaltar la ruptura de estas hebras de gel microscópicas que se anticipa que se encuentran debajo de estos curiosos temblores.

    "La temperatura juega un papel doble en esto, ", dijo el investigador principal Roberto Piazza." Es el factor que cambia las interacciones entre las partículas, hacer que se peguen; al mismo tiempo, es la fuerza impulsora que promueve la reestructuración espontánea del gel. En la tierra, sin embargo, la gravedad actúa como una tensión adicional sobre el material que puede influir en la forma en que el gel se reestructura. Los experimentos en microgravedad son obligatorios para cuantificar si la gravedad (peso del gel) juega un papel relevante o no ".

    El laboratorio de la estación espacial también ofrece otros beneficios. "El módulo de microscopía de luz (LMM) de la estación espacial en el rack integrado de fluidos permite a los científicos controlar la temperatura del sistema y proporciona una estructura tridimensional del material, "dijo Stefano Buzzaccaro, co-investigador de ACE-T-10. "En colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA), estamos desarrollando una configuración de dispersión de luz que, en combinación con el LMM confocal, nos da todo lo que necesitamos para intentar comprender el problema de la gelificación ".

    Similar a los coloides, La corteza terrestre también libera estrés a través de terremotos. ACE-T-10 podría proporcionar información sobre los eventos que anticipan estos terremotos, permitiendo a los científicos proporcionar mejores pronósticos de cuándo podrían suceder.

    Un gel coloidal se endurece cuando aumenta su temperatura. Crédito:Stefano Buzzaccaro, Laboratorio de materia blanda en el Politecnico di Milano

    También puede contribuir a las predicciones relacionadas con la vida útil del producto y la falla de los materiales estructurales en carreteras y puentes.

    "Esto es especialmente importante cuando estás en Marte y tienes que construir materiales utilizando corteza marciana, ", dijo Buzzaccaro." Puede encontrar un método para monitorear el daño del material que usa y pronosticar su falla ".

    Alimentos para pensar cuando prepare su próximo sándwich de mantequilla de maní y coloide.


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