Materiāls apvieno petroleju ar degošu, dabiskas izcelsmes vielu lecitīnu un nelielu daudzumu kalcija hlorīda. Tas paredzēts vienai no ilgstošām kosmosa dzinējspēka problēmām — kā degvielu saglabāt stabilu uzglabāšanas laikā un vienlaikus nodrošināt tās plūsmu uz dzinēju.

Koncordijas Universitātes pētnieku izstrādātais gēls varētu padarīt raķešu un satelītu degvielu vieglāk uzglabājamu un kontrolējamu. Saskaņā ar pētījumu jaunais materiāls miera stāvoklī uzvedas vairāk kā mīksta cieta viela, bet spēka vai karstuma ietekmē sāk plūst.

Materiāls apvieno šķidrās un gēlveida degvielas īpašības

Šķidrā degviela tvertnēs var brīvi pārvietoties, apgrūtinot kosmosa aparāta vadību. Savukārt tradicionālos degvielas gēlus var būt grūti izmantot praktiski. Pētījumā, ko veica Pranajs Mudaliars un Koncordijas Universitātes mehāniskās, rūpnieciskās un aviācijas inženierijas asociētais profesors Džerins Džons, analizēts, kā jaunais gēls reaģē uz bīdi, temperatūru un etanola pievienošanu.

Pētnieku secinājumi, kas publicēti žurnālā Langmuir, var palīdzēt risināt problēmas, ar kurām nozare saskaras, izmantojot šķidros un gēlveida propelentus. Tās ietver degvielas pārvietošanos tvertnē, kā arī grūtības to iesūknēt dzinējā. Materiāla caurspīdīgums varētu ļaut pētniekiem arī novērot, kā degviela pārvietojas un sadeg.

Šķidrie propelenti savu materiālo īpašību dēļ var kļūt nestabili, bet gēlveida degvielu ir grūti sūknēt un izsmidzināt. Tāpēc pētnieki izstrādāja materiālu, kas var pildīt abu veidu funkcijas: miera stāvoklī tas saglabājas kā cieta viela, bet spēka vai karstuma ietekmē kļūst plūstošs.

Kalcija hlorīds veido gēla struktūru

Pētījumā skaidrots, ka kalcija hlorīds pārveido lecitīnu garās, tārpveida struktūrās, ko sauc par micellām. Tās izveido tīklam līdzīgu struktūru, kas imobilizē petroleju, radot materiālu ar šķidrai un cietai vielai raksturīgām īpašībām.

Gēlam piemīt izteikta bīdes retināšanās: palielinoties bīdes ātrumam, tā viskozitāte samazinās 100 reižu. Pēc pētnieku domām, tieši šī īpašība varētu atvieglot degvielas uzglabāšanu un nogādāšanu raķešu un satelītu dzinējos.

Miera stāvoklī gēls varētu mazināt ar šķidro degvielu saistītās problēmas, piemēram, pārvietošanos tvertnē un noplūdes risku. Vienlaikus pētniekiem bija jānoskaidro, kā gēlu pārveidot šķidrā stāvoklī, lai to varētu izmantot dzinējspēka sistēmā.

Atkarībā no gēla blīvuma tas temperatūrā no 138°F līdz 154°F pārgāja šķidrā stāvoklī. Tas potenciāli varētu nodrošināt veidu, kā dzinējspēka operāciju laikā kontrolēt degvielas plūsmu. Tomēr etanola pievienošana gēlu sašķidrināja gandrīz nekavējoties, jo etanols izjauc micellu tīklu, kas uztur materiālu gēlveida formā.

Paraugi noslēgtos traukos saglabājās ilgāk nekā gadu

Pētnieki vēlējās noskaidrot, vai materiāls uzglabāšanas laikā spēj saglabāt savu struktūru. Koncordijas Universitāte norāda, ka paraugi noslēgtos traukos saglabājās stabili ilgāk nekā gadu.

Pētījumā ar oscilācijas testiem konstatēts elastīgs lineārs viskoelastiskais režīms pie deformācijas, kas mazāka par 1%. Tas saistīts ar gēla spēju tikt ilgstoši uzglabātam. Pētnieki analizēja arī materiāla spriegumu un deformāciju, kas varētu izraisīt gēla struktūras sairšanu.

Kopumā pētījums parādīja, kā materiāls reaģē uz mehānisku spēku, temperatūru un ķīmiskām izmaiņām. Tomēr tā efektivitāte reālās dzinējspēka sistēmās vēl ir jāpārbauda.