Nowatorskie metody badania właściwości termofizycznych stopów metali
Solidyfikacja stopów metali, kluczowy etap w wielu procesach przemysłowych, wymaga dokładnych danych na temat ich właściwości termofizycznych, takich jak napięcie powierzchniowe i lepkość. Naukowcy zaproponowali porównanie modeli predykcyjnych z wynikami badań eksperymentalnych jako skuteczną metodę oceny tych danych, co może znacząco poprawić procesy technologiczne związane z metalurgią.
Dane dotyczące napięcia powierzchniowego oraz lepkości stopów na bazie tytanu są niezwykle istotne w takich procesach, jak odlewanie czy wzrost kryształów. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) w ramach projektu „Non-Equilibrium Solidification, Modelling for Microstructure Engineering of Industrial Alloys” przeprowadziła szczegółowe badania mikrostruktury i wzrostu stopów przy użyciu Elektromagnetycznego Levitatora na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Urządzenie to pozwala na eliminację potrzeby stosowania pojemników, które mogłyby zakłócać wyniki eksperymentów.
Nowoczesne techniki pomiaru dyfuzji termicznej
Naukowcy zaprezentowali także techniki służące do pomiaru dyfuzji termicznej cząsteczek w mieszaninach. W tym celu wykorzystuje się współczynnik Soreta – wskaźnik proporcji ruchu wywołanego różnicami temperatur względem ogólnego ruchu w systemie. Technologia ta znajduje zastosowanie w takich dziedzinach jak mineralogia czy geofizyka, np. w przewidywaniu lokalizacji zasobów naturalnych pod powierzchnią Ziemi.
ESA od lat bada procesy dyfuzji cieplnej i cząsteczkowej w mikrograwitacji. Eksperymenty takie jak „Selectable Optical Diagnostics Instrument-Influence of Vibrations on Diffusion of Liquids” analizowały wpływ wibracji na dyfuzję w mieszaninach dwuskładnikowych, podczas gdy „SODI-DCMIX” skupiło się na bardziej złożonych dyfuzjach w mieszaninach zawierających trzy lub więcej komponentów. Lepsze zrozumienie tych procesów może się przyczynić do poprawy modelowania złóż naftowych i innych zastosowań przemysłowych, które wymagają dokładnej analizy procesów cieplnych i materiałowych.
Zastosowanie technologii ferrofluidów w zarządzaniu termicznym
Nowe badania rzuciły również światło na potencjał wykorzystania technologii ferrofluidowej w zarządzaniu termicznym w przestrzeni kosmicznej. Naukowcy potwierdzili skuteczność wykorzystania ferrofluidów w przełącznikach termicznych na statkach kosmicznych, co może prowadzić do powstania bardziej niezawodnych systemów do kontrolowania temperatury. Takie innowacje mogą przyczynić się do zwiększenia żywotności misji kosmicznych, poprawy bezpieczeństwa załogi oraz zmniejszenia kosztów utrzymania sprzętu na orbicie.
Projekt „Überflieger 2: Ferrofluid Application Research Goes Orbital” zbadał działanie ferrofluidów, technologii umożliwiającej manipulowanie komponentami takimi jak wirniki i przełączniki za pomocą magnetycznych płynów i pola magnetycznego zamiast mechanicznych systemów, które są bardziej podatne na zużycie. Technologia ta oferuje perspektywę obniżenia kosztów materiałowych systemów zarządzania termicznego, zmniejszenia zapotrzebowania na konserwację i naprawy, a także unikania awarii sprzętu. Publikacja tego badania omawia również możliwe ulepszenia przełączników termicznych, w tym optymalizację geometrii urządzeń w celu lepszej kontroli przepływu ciepła.
Badania prowadzone w mikrograwitacji pozwalają na uzyskanie precyzyjnych danych, które są trudne lub niemożliwe do uzyskania w warunkach ziemskich. Rozwój tych technologii otwiera nowe możliwości zarówno dla przemysłu kosmicznego, jak i tradycyjnych gałęzi gospodarki, oferując bardziej zaawansowane rozwiązania technologiczne w wielu obszarach.
