El astronauta de la NASA Scott Tingle trabaja dentro del módulo de microscopía de luz (LMM), la instalación en la que se llevará a cabo ACE-T-7. Crédito:NASA
A medida que viajamos más lejos en el espacio, Las soluciones inteligentes a problemas como el mal funcionamiento de las piezas del motor y otros posibles contratiempos serán una parte vital del proceso de planificación. Impresión 3d, o fabricación aditiva, es una tecnología emergente que se puede utilizar para crear piezas de misión crítica a medida. Una parte integral de este proceso es comprender cómo la forma de las partículas, La distribución del tamaño y el comportamiento del embalaje afectan el proceso de fabricación.
La investigación Advanced Colloids Experiment-Temperature-7 (ACE-T-7) a bordo de la Estación Espacial Internacional explora la viabilidad de crear partículas microscópicas autoensambladas para su uso en la fabricación de materiales durante los vuelos espaciales. Estas partículas microscópicas se unen como bloques de construcción para crear materiales con nanoestructuras a medida, dando a los científicos la capacidad de cambiar las propiedades de comportamiento de un material de acuerdo con un conjunto de instrucciones incrustadas dentro de la partícula.
La capacidad de los materiales para autoensamblar, y potencialmente autorreparación después de una avería, será un elemento clave a medida que nos dirigimos a destinos en el espacio profundo, donde llevar piezas adicionales del motor y otros elementos necesarios puede no ser una opción debido a las limitaciones de almacenamiento a bordo de la nave espacial.
"Vas a tener que llevar polvos y coloides compuestos de partículas microscópicas de forma y tamaño específicos que encajan entre sí de diferentes maneras; luego, una máquina puede usar estos materiales novedosos para fabricar piezas de repuesto para que la gente pueda sobrevivir y arreglar cosas". "dijo Paul Chaikin, investigador principal de la investigación y profesor de física en la Universidad de Nueva York.
El astronauta de la NASA Ricky Arnold trabaja dentro del Módulo de Microscopía de Luz (LMM). Crédito:NASA
Usando diferentes formas de energía como "botones de control, "los científicos podrían incrustar un código en el nivel nanométrico de un material, dándole instrucciones diferentes para diversas condiciones. En el caso de ACE-T-7, los investigadores están manipulando la temperatura para controlar el ensamblaje y las interacciones de las partículas. Suspendido en un medio fluido, estas partículas están diseñadas para unirse entre sí de formas específicas para formar cristales tridimensionales cuando se exponen a altas o bajas temperaturas.
"A una temperatura, se favorece una fase de cristalización y en otra, se favorece otra fase de cristalización, "dijo Stefano Sacanna de la Universidad de Nueva York, uno de los co-investigadores del proyecto. "Esencialmente, la temperatura es un estímulo externo para guiar y ayudar a que las partículas se unan de la manera correcta. Es una forma de guiarlas o controlar su ensamblaje".
Este proceso no es muy diferente de cómo se hacen los seres vivos en la naturaleza:bloques de construcción que se unen, comportándose de acuerdo con su código genético.
Los investigadores están manipulando la temperatura para controlar el ensamblaje y las interacciones de las partículas. Suspendido en un medio fluido, estas partículas están diseñadas para unirse entre sí de formas específicas para formar cristales tridimensionales cuando se exponen a altas o bajas temperaturas. Crédito:NASA / iGoal Animation
"Tratamos de entender el autoensamblaje de la materia y potencialmente usar esto como una forma de fabricar nuevos materiales, "dijo Sacanna.
En la tierra, la fuerza de la gravedad tira de todos los cristales al fondo del recipiente, no permitiendo la observación. El entorno de microgravedad de la estación espacial permite a los investigadores observar cómo crecen los cristales, así como separar los efectos de la gravedad en la investigación.
"En el entorno de microgravedad, la fuerza sobre las partículas es casi un millón de veces menor, por lo que permanecerán suspendidos en el medio fluido, y los cristales tridimensionales se pueden cultivar y observar sin los efectos dañinos de la sedimentación, "dijo Andrew Hollingsworth de la Universidad de Nueva York, el de los coinvestigadores del proyecto.
Una mayor comprensión de cómo todas estas partículas interactúan juntas ayudará a los investigadores a llevar esta ciencia a la Tierra en forma de fabricación aditiva. en un esfuerzo por crear materiales evolutivos con propiedades óptimas.
