Game-Changing Material för rymdfarkoster reglerar sin egen temperatur

Moder Natur är en konstant källa till teknologisk inspiration. Men hon har också haft årtusenden för att tillverka sina system, så det är ingen lätt uppgift att återskapa dem. Ta fallet med människokroppen, som har många mirakler att forskare fortfarande är generationer borta från att kunna replikera i labbet.

Människokroppens förmåga att reglera sin egen temperatur är bara en karaktäristisk vetenskapsman skulle älska att återskapa och använda. Och i fredags presenterade en grupp forskare från University of Nottingham ett nytt polymermaterial som kan göra just det. Leds av doktor Mark Alston, en professor i miljödesign, har laget tackat utmaningen att integrera en komplex termisk process i mänskligt utformade material. Resultaten publicerades förra veckan i ett nytt papper i Natur

Hur ett material kan reglera sin egen temperatur

Alston och hans team sa att de var inspirerade av de processer som de såg i blad och djurvävnader och visste att det hade potential att ta itu med det irriterande problemet med temperaturkontroll i materialvetenskap, med applikationer som sträcker sig från brännskador till rymdresor.

"Naturen behandlar faktiskt termisk hantering på ett helt annat sätt," berättar Alston Omvänd. "Så naturen ser in i en absorptionsmetod där de aktivt utnyttjar och absorberar solstrålningsenergi i ett material och sedan tar de energi ut ur det material som används för tillväxt, spridning av arten eller temperaturreglering."

Teamet speglade denna teknik, vilket skapade A5-storlek enheter som kan fånga och omdirigera energi.De cellliknande strukturerna omdirigerar energi med hjälp av vätskor, ett forskningsområde som ofta används i medicinsk forskning som använder egenskaper hos en vätska för att driva ett system. Skillnader i tryck eller flödeshastigheter kan fungera som växlar till cue-reaktioner.

Fysiken kan låta skrämmande, men din kropp använder hela tiden fluiden till vanlig temperatur i en mer välkänd process, svettning.

"Så mycket som människokroppen, där om vi sitter ner, flyter vätskan i våra kroppar inte så fort, så det är lågt flöde", förklarar Alston. "Men om vi börjar springa väldigt snabbt, känner kroppen igen en förändring av kravet, så flödet i människokroppen börjar öka cirkulationen snabbare eftersom den behöver energi och därför svävar vi mer."

Vad används dessa för?

Kraften i termisk självreglering öppnar astronomiska möjligheter - i båda sinnena av ordet. Om det är konstruerat i kiselform kan materialet lindas runt huden för att övervaka brännskada skador eller krympa ner till chipstorlek och användas i halvledare. Men framförallt, om det integreras i rymdfarkostkonstruktion, kan materialet bekämpa den intensiva termiska spänningen som åtföljer en resa till rymden.

Eftersom varje cell är en enskild enhet som fungerar baserat på egna ingångar, kan en rad av dem passa perfekt in i rymdapplikationer. Angränsande enheter kan ha helt olika svar, så arbetade in i rymdfarkostens kropp, en enhet i solljus och en enhet i skugga kunde ligga rätt bredvid varandra samtidigt som temperaturen behålls för materialet - allt utan manuell arbete från besättningen. Säg adjö till värmefläckar.

Gruppen hoppas att samarbeta med rymdindustrin för att skala upp sin verksamhet och fortsätta att testa sitt naturinspirerade material.

"Naturens skönhet är att det ser lätt," berättar Alston Omvänd. Det är mycket löst, funktionaliserat, och det är vad vi försöker göra."

Relaterad video: Hur växter bryter en svett