Национальная лаборатория Международной космической станции (МКС) и Национальный научный фонд США (NSF) инициировали исследовательский проект, который будет посвящен изучению роли явлений негравитационного переноса в динамике плавления металлических частиц, напечатанных на 3D-принтере.

Это одно из двух исследовательских проектов, заказанных организациями-партнерами; второй проект представляет собой экспериментальное исследование коэффициента скольжения в условиях микрогравитации в двухфазных потоках.

Оба проекта будут использовать «уникальную микрогравитационную среду орбитальной лаборатории» на борту МКС для углубления понимания явлений переноса жидкостей.

Эти исследования станут основой более чем десятилетнего сотрудничества между Национальной лабораторией МКС и Национальным научным фондом США в целях поддержки «фундаментальных научных исследований, способных принести ощутимую пользу жизни на Земле».

С момента начала партнерства Национальный научный фонд (NSF) профинансировал около 100 проектов, направленных на использование возможностей Национальной лаборатории МКС в таких областях исследований, как биотехнология, гидродинамика, вопросы безопасности при горении и лесных пожарах, а также другие явления переноса. Эти проекты способствовали развитию научных знаний и привели к публикации более 350 статей в рецензируемых журналах.

В рамках двух недавно отобранных проектов будут исследованы фундаментальные процессы, влияющие на передовое производство, энергетические системы, технологии здравоохранения и другие важнейшие области.

Патрисия Вайзензе из Вашингтонского университета в Сент-Луисе возглавит проект под названием « Роль явлений негравитационного переноса в динамике плавления мелких частиц». Цель этого проекта — лучше понять, как металлические частицы плавятся и распространяются в жидкостях в процессе 3D-печати. ​​В 3D-печати металлом крошечные частицы порошка должны полностью расплавиться и смешаться, чтобы создать прочные, однородные материалы с постоянными свойствами. Если частицы не плавятся и не смешиваются полностью, могут образоваться дефекты, которые негативно влияют на характеристики материала. На Земле гравитация создает потоки жидкости, которые могут затруднить разделение и наблюдение за воздействием других сил, таких как поверхностное натяжение. Проводя исследования в условиях микрогравитации на МКС, исследовательская группа сможет изолировать эти негравитационные эффекты и разработать более точные модели того, как частицы плавятся и смешиваются. Полученные в результате исследования данные могут помочь улучшить передовые методы производства и приложения, связанные с растворением частиц в жидкостях, такие как доставка лекарств и переработка микропластика.

«Благодаря партнерству между Национальным научным фондом (NSF) и Национальной лабораторией МКС исследователи и студенты по всей территории США могут изучать фундаментальные научные вопросы, которые приведут к созданию новых технологий и других преимуществ для людей на Земле», — сказал Уильям Ольбрихт, заместитель руководителя инженерного управления NSF. «Предоставляя доступ к этому уникальному экспериментальному комплексу, мы помогаем стране сохранять лидерство в науке и технике».

«Фундаментальные научные исследования служат основой для будущих инноваций», — сказал главный научный сотрудник Национальной лаборатории МКС Майкл Робертс. «Наше давнее партнерство с NSF продолжает предоставлять исследователям доступ к уникальным условиям низкой околоземной орбиты, позволяя совершать открытия, которые трудно или невозможно осуществить на Земле, и помогая получать новые научные знания, имеющие широкое социальное значение».

Чен Ли из Университета Южной Каролины возглавит исследовательский проект под названием « Экспериментальное исследование коэффициента скольжения в двухфазных потоках в условиях микрогравитации» . В рамках этого проекта будет изучена проблема движения жидкости и газа с разной скоростью во время кипения в потоке. Кипение в потоке отводит тепло в таких областях применения, как охлаждение электроники, холодильные установки и терморегулирование космических аппаратов, но по мере того, как жидкость течет по каналам и поглощает тепло, часть его закипает и превращается в газ, а пузырьки газа, как правило, движутся быстрее жидкости. Эта разница, известная как коэффициент скольжения, влияет на эффективность отвода тепла. Изучая кипение в потоке на МКС, исследовательская группа сможет наблюдать за поведением жидкостей и пузырьков газа без сильного влияния гравитации и разработать более точные модели. Результаты этого проекта могут помочь инженерам проектировать более эффективные системы теплопередачи и охлаждения для применения как в космосе, так и на Земле.

Источник