革命性的相变涂层可为火箭、管道甚至饮料捕获热量
《Spinoff》是 NASA 的年度出版物,主要介绍 NASA 技术的成功商业化。这种商业化促进了健康和医药、消费品、交通、公共安全、计算机技术和环境资源等领域产品和服务的发展。
大多数人在炎热的天气里享受冰镇饮料,而不考虑玻璃杯中发生的物理现象。但相变反应——在这种情况下,当冰从饮料中吸收热量并融化时——是一个强大的反应。美国宇航局利用相同反应而创建的涂层可能会出现在客机上,或者成为不结冰冷却器的关键。
根据马歇尔太空飞行中心材料科学家 Raj Kaul 的说法,随着相变,温度恰好在转变点保持稳定。 “如果你将温度计冷冻在一块冰中并开始加热,即使在已经融化的部分,温度也会保持在 32°F。只有当冰完全融化后,水的温度才会开始升高。”
对于水,熔点/冰点为 32°F,但 NASA 开发了一套具有不同熔点的材料。最初的计划是在宇航服内使用这些材料,宇航服会随着体温的积累而变热。然而,在 2000 年代初期,考尔开始研究一种在航天飞机外部使用相变材料的方法。考尔说,固体火箭助推器受到一种名为 MCC-1 的材料的保护,这种材料“基本上是软木和环氧树脂的混合物”。 “软木塞会燃烧,燃烧过程也会带走热量。此外,它会烧蚀——软木层会脱落,因此新材料会暴露出来,然后再次经历这一过程。”
然而,由于涂层被设计为可以烧掉,因此仍然存在该过程造成损坏的危险。考尔开始研究一种不会烧蚀并仍能在下方保持安全温度的保护涂层。他转向美国宇航局在相变材料方面的工作,并将其用于这个新的背景。他将该材料融入到一种可以像油漆一样使用的涂层中,这需要确定相变材料与涂层的正确比例才能获得最佳效果。
在获得 Marshall 相变涂层的专利授权后,企业家 Chris Bilec 创立了 PrimeBilec,并正在开发包括无冰冷却器在内的多种产品。考尔开发了一种“封装在塑料中的材料。当它遇到热量时,它会吸收热量以经历固相到液相。因此,热量无法传递到基材 - 一切都会经历这个相变过程。”因此,固体火箭助推器不会因发射时的极热而熔化。由于环氧树脂将涂层自身和火箭粘合在一起,相变材料在熔化时不会滴落。经过 NASA 测试后,该材料被批准用于航天器,但当时航天飞机计划已停止。
美国国家航空航天局 (NASA) 宣传了该材料的专利许可,并被企业家兼退伍军人克里斯·比莱克 (Chris Bilec) 抢购一空。 Bilec 在德克萨斯州奥斯汀创办了 PrimeBilec,马歇尔的技术转让办公室将他与 Kaul 联系起来,回答有关材料的问题。考尔表示,该涂料具有用于外墙涂料或屋顶涂料的潜力,“这样在白天,它会吸收热量,在夜间,它会释放热量并进行循环。”
比莱克使用这种材料涂覆飞机后端,以防止喷气发动机的热损坏。 “对于航空业,我们将相变材料的温度设置为 24°C”,即大约室温,即航空公司在机舱内维持的温度。通过使用该温度,涂层将吸收热量,从而提高内部温度。
他看到了一家为退伍军人事务医院生产热阱的公司的兴趣。 “他们监控医院管道中的热量,”比莱克说。 “当这些管道变得太热时,它们会过热并烧毁传感器。我们的产品将延长其热阱的使用寿命。”
另一个想法是创建一个“无冰冷却器”以及较小的午餐容器。对于容器,相追逐材料嵌入食品级聚酯中以涂覆容器。有了涂层,容器内的食物或啤酒将保持较冷状态约两到四个小时,具体时间取决于外部温度。
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