Inginerii dezvoltă o metodă pentru producția economică în masă a materialului izolant – ScienceDaily

Prima meta-analiză a tipului său de 236 de specii care trăiesc în Marea Mediterană - ScienceDaily

În viitor, s-ar putea să ai un calmar de care să-i mulțumești pentru că cafeaua ta rămâne fierbinte într-o zi rece. Inspirându-se din pielea de cefalopod, inginerii de la Universitatea din California, Irvine au inventat un material compozit adaptabil care poate izola pahare pentru băuturi, pungi de la restaurant, cutii de colete și chiar containere de transport.

Inovația este un film de polimer metalizat care reflectă infraroșu, dezvoltat în laboratorul lui Alon Gorodetsky, profesor asociat UCI de inginerie chimică și biomoleculară. Într-o lucrare publicată astăzi în Durabilitatea naturiiGorodetsky și membrii echipei sale descriu un material compozit cu suprafață mare care reglează căldura prin intermediul unor structuri metalice reconfigurabile care se pot separa reversibil unele de altele și se pot întoarce împreună sub diferite niveluri de deformare.

„Insulele metalice din materialul nostru compozit sunt una lângă cealaltă când materialul este relaxat și devin separate atunci când materialul este întins, permițând controlul reflectării și transmiterii luminii infraroșii sau disipării căldurii”, a spus Gorodetsky. „Mecanismul este analog cu expansiunea și contracția cromatoforului din pielea unui calmar, care modifică reflectarea și transmiterea luminii vizibile”.

Schimbările de mărime ale cromatoforelor ajută calamarii să comunice și să-și camufleze corpurile pentru a se sustrage de prădători și a se ascunde de pradă. Gorodetsky a spus că, imitând această abordare, echipa sa a permis „termoreglarea reglabilă” în materialul lor, ceea ce poate duce la o eficiență energetică îmbunătățită și poate proteja degetele sensibile de suprafețele fierbinți.

O descoperire cheie a acestui proiect a fost dezvoltarea de către cercetătorii UCI a unei metode de producție rentabile a materialului lor compozit în cantități relevante pentru aplicare. Materiile prime de cupru și cauciuc încep de la aproximativ un ban pe metru pătrat, costurile fiind reduse și mai mult prin economii de scară, potrivit lucrării. Tehnica de fabricație a echipei implică depunerea unei pelicule de cupru pe un substrat reutilizabil, cum ar fi folia de aluminiu și apoi pulverizarea mai multor straturi de polimer pe filmul de cupru, toate acestea putând fi realizate în aproape orice dimensiune de lot imaginabilă.

„Strategia de producție combinată pe care am perfecționat-o acum în laboratorul nostru este un adevărat schimbător de joc”, a spus Gorodetsky. „Lucrăm cu materiale și sisteme adaptative inspirate de cefalopode de ani de zile, dar anterior am reușit să le fabricăm doar pe suprafețe relativ mici. Acum, în sfârșit, există o cale de a face aceste lucruri roll-by-roll într-o fabrică”.

Strategia dezvoltată și economiile de scară ar trebui să facă posibil ca materialul compozit să fie utilizat într-o gamă largă de aplicații, de la ceașca de cafea confortabilă până la corturi sau în orice recipient în care se dorește reglarea reglabilă a temperaturii.

Invenția va fi ușor pentru mediu datorită durabilității sale de mediu, a spus autorul principal Mohsin Badshah, un fost cercetător postdoctoral UCI în inginerie chimică și biomoleculară. „Materialul compozit poate fi reciclat în vrac prin îndepărtarea cuprului cu oțet și folosind metode comerciale consacrate pentru a reutiliza polimerul extensibil rămas”, a spus el.

Echipa a efectuat teste universale pentru cești de cafea în laboratorul lor din campusul UCI, unde au demonstrat că pot controla răcirea cafelei. Ei au reușit să prezică în mod precis și teoretic și apoi să confirme experimental schimbările de temperatură pentru paharele umplute cu băutură. De asemenea, a reușit să obțină o modulare de 20 de ori a transmisiei radiației infraroșii și o reglare de 30 de ori a fluxurilor termice în condiții de testare standardizate. Materialul stabil a funcționat bine chiar și pentru niveluri ridicate de deformare mecanică și după cicluri mecanice repetate.

„Există o gamă enormă de aplicații pentru acest material”, a spus Gorodetsky. „Gândiți-vă la toate mărfurile perisabile care au fost livrate la casele oamenilor în timpul pandemiei. Orice pachet pe care Amazon sau o altă companie îl trimite și care trebuie să fie controlat la temperatură poate folosi o căptușeală realizată din materialul nostru compozit adaptativ inspirat de calmar. Acum că noi putem face foi mari din ea la un moment dat, avem ceva care poate beneficia de multe aspecte ale vieții noastre.”

S-au alăturat lui Gorodetsky și Badshah în acest proiect Erica Leung, care a absolvit recent UCI cu un doctorat. în inginerie chimică și biomoleculară și Aleksandra Strzelecka și Panyiming Liu, care sunt actuali studenți absolvenți ai UCI. Cercetarea a fost finanțată de Agenția de Proiecte de Cercetare Avansată a Apărării, Agenția de Proiecte de Cercetare Avansată – Energie și Biroul de Cercetare Științifică a Forțelor Aeriene. A fost solicitat un brevet provizoriu pentru tehnologie și procesul de fabricație.

Sursa povestirii:

Materiale furnizate de Universitatea din California – Irvine. Notă: conținutul poate fi editat pentru stil și lungime.

.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.