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为了推进太空殖民化,新研究探索微重力条件下的3D打印

本站发布时间:2023-12-16 13:50:06

来自西弗吉尼亚大学的研究人员和工厂的研究表明,3D打印工作在失重环境中支持太空船、月球的长期探索和居住

太空中的扩展任务需要制造关键材料和设备,而不是从地球上运输这些物品微重力研究小组成员表示,他们相信3D打印是实现这一目标的途径

该团队最近的实验集中在无重量微重力对环境的影响3D打印中使用了钛酸铵,这种材料具有从紫外线阻断到水净化的潜在应用ACSApplied Materials and Interfaces发布了他们的发现

“芦笋不能携带有限的资源,所以你必须保持和循环你所拥有的和可打印的东西,”作者JacobCoronier说,他是WVUBenjaminM的机械和气溶胶工程研究人员StatlerCollegeofEngineering and MineralResources“你可以只打印你需要的东西,减少浪费。我们的研究着眼于3D打印的二氧化二钽泡沫是否能够保护外层空间和净化水中的紫外线辐射。

”可以让你的皮肤在3D打印机喷嘴和基底的泡沫中分解我们发现,在微重力条件下打印时,与地球引力相比,其形状有所不同通过改变印刷过程中的其他变量,如书写速度和挤压压力,我们能够绘制出所有这些参数相互作用的原始图形,以调整哀歌的形状“.

Cordonier的合著者包括目前和以前的研究生KyleighAnderson、RonanButts、RossO'Hara、ReneeGarneau和NathanaelWimer。论文的作者还包括JohnKuhlman教授和KonstantinoSieros,机械与航天工程系的空气研究助理和助理研究员。

Sierros在2016年的研究中获得了微重力研究小组的支持。现在在他的WVU实验室中进行的工作最初需要这样做。乘坐飞机727。在那里,学生们在20秒的失重期内打印出了一系列的玻璃幻灯片,当时飞机正处于合适的废光路径上。

“在太空中运输数千克材料很昂贵,而且储存有限,因此‘希望’大规模利用资源,”Sierrossaid说我们知道,矿物的含碳沉积物与用于制造泡沫的二氧化二钛相似,所以这意味着你不必从这个地方运输设备,因为我们可以在泡沫上开采这些资源,并将其放入生产所需的设备中“.

必需的设备包括紫外线照射的区域,这些区域对宇航员、电子设备和其他空间资产构成威胁。”

“在地球上,我们的大气层阻断了紫外线的重要组成部分——尽管不适合,这就是我们被晒伤的原因,”Cordoniers说。“在空间或月球上,除了我们的宇航服外,没有任何东西可以阻挡紫外线,也没有任何东西覆盖在你的航天器或栖息地上。”他解释道:“.

为了测量taniafoam的有效紫外线阻断波,”我们将消除从紫外线波长到可见光谱的光范围。“我们测量了我们打印的taniafom胶片中有多少光,有多少光反射回来,样品吸收了多少光。”我们展示了胶片块上照射到样品上的紫外线最多,透过的可见光很少即使厚度为200微米,我们的材料也能有效阻挡紫外线辐射“.

Cordoniers有助于实现完美的光催化性能,这意味着它可以利用光来促进与净化空气或水等技术的化学反应。

团队成员Butts是惠灵的一名毕业生,他领导了接触角测试实验,以分析温度变化如何影响泡沫的表面能。Buttled研究了“学生不总是有经验的不同挑战”,并特别评估了测量组件。

“我们的团队将通过WVU的MeritBadge大学与年轻的学生一起做很多事情,比如美国我们尽快告诉他们我们做了什么,‘嘿,这也是你可以做的事情’,“但是……

根据这些错误,”我们试图尽早将搜索整合到学生卡中我们有一个纯硬件的学生小组,其中包括3D打印机我们有学生领导的材料开发、自动化和数据分析一直在做这项工作的本科生支持了两个非常有竞争力的NASAgrants参与了整个研究过程他们发表了经过评审的科学文章,并提交了会议“.

来自弗吉尼亚州温彻斯特的一名研究人员Garneau说,他非常渴望自己的3D打印机——定制为可兼容和自动的——能够在国际空间站进行为期六个月的旅行。这将使打印过程的监控比20秒的自由落体更广泛。”

“这是一次了不起的经验,”Garneau补充道。“这是我第一次参与一个没有预先确定结果的研究项目,与我在研究基础类中的经验非常相似。”事实上,根据对数据的分析,我们发现这些数据和数据并非基于固定的预期

“我们的方法可以帮助扩展太空探索,让宇航员在不需要额外任务的情况下使用可用的现成资源。”


来源:

Materials provided by
West Virginia University.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. G. Jacob Cordonier, Kyleigh Anderson, Ronan Butts, Ross O’Hara, Renee Garneau, Nathanael Wimer, John M. Kuhlman, Konstantinos A. Sierros.
    Direct Writing of a Titania Foam in Microgravity for Photocatalytic Applications. ACS Applied Materials & Interfaces, 2023; 15 (40): 47745 DOI: 10.1021/acsami.3c09658

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