Революционное фазовое покрытие захватывает тепло для ракет, труб и даже вашего напитка

Spinoff — ежегодное издание NASA о успешно коммерциализированных технологиях. Эта коммерциализация способствовала разработке продуктов и услуг в области здравоохранения, товаров народного потребления, транспорта, общественной безопасности, компьютерных технологий и экологических ресурсов.

Большинство наслаждается ледяным напитком в жаркий день, не думая о физике в стакане. Но фазовый переход — в данном случае, когда лед поглощает тепло напитка и тает — это мощная реакция. Покрытие, созданное NASA для использования того же принципа, может появиться на пассажирских самолетах или стать ключом к холодильнику без льда.

При фазовых переходах, по словам ученого по материалам Центра космических полетов Маршалл Раджа Каула, температура остается стабильной именно в точке перехода. «Если заморозить термометр в куске льда и начать нагревать, температура останется 32 °F даже в уже расплавленной части. Только когда лед полностью расплавится, вода начнет повышать температуру».

Для воды точка плавления/замерзания 32 °F, но NASA разработала набор материалов с разными точками плавления. Изначально планировалось использовать их внутри скафандров, которые нагреваются от тепла тела. В начале 2000-х Каул начал исследовать применение фазовых материалов на внешней стороне космического шаттла. Твердые ракетные ускорители были защищены материалом MCC-1 — «смесью пробки и эпоксиды», по словам Каула. «Пробка горит, и этот процесс также удаляет тепло. Плюс, она аблирует — слой просто сходит, обнажая новый материал, который проходит через тот же цикл».

Однако, поскольку покрытие сгорало, оставалась опасность повреждений. Каул начал работать над защитным покрытием, которое не аблирует, но сохраняет безопасную температуру под собой. Он обратился к работам NASA с фазовыми материалами и использовал их в новом контексте. Включил материал в покрытие, наносимое как краску, что потребовало определения правильного соотношения фазового материала и покрытия для лучших результатов.

После лицензирования патента на фазовое покрытие от Маршалла, предприниматель Крис Байлек основал PrimeBilec и работает над рядом продуктов, включая холодильник без льда.

Каул разработал материал, «инкапсулированный в пластик. Когда он видит тепло, поглощает его для перехода из твердого в жидкое состояние. В результате тепло не проходит к подложке — всё идет через фазовый переход». Так твердый ракетный ускоритель не расплавится от экстремального тепла запуска. Благодаря эпоксиде, связывающему покрытие с самим собой и ракетой, фазовый материал не капает при плавлении. После испытаний NASA материал был одобрен для использования на космических аппаратах, но к тому времени программа шаттлов была прекращена.

NASA предложила патент на лицензирование, и его приобрел Крис Байлек, предприниматель и ветеран армии. Байлек основал PrimeBilec в Остине, штат Техас, и офис передачи технологий Маршалла связал его с Каулом для консультаций. Каул предложил потенциал покрытия для наружной краски домов или покрытия крыш, «чтобы днем оно поглощало тепло, а ночью отдавало его, проходя цикл».

Байлек использовал материал для покрытия задней части самолета для предотвращения тепловых повреждений от реактивных двигателей. «Для авиации мы устанавливаем фазовый материал при 24 °C» — примерно комнатная температура, которую авиакомпания поддерживает в салоне. Используя эту температуру, покрытие поглощает тепло, которое повышало бы внутреннюю температуру.

Он заинтересовал компанию, производящую тепловые ловушки для больниц Министерства ветеранов. «Они мониторят тепло, исходящее от труб в больнице», сказал Байлек. «Когда трубы слишком горячие, они перегревают и сжигают свои датчики. Наши продукты продлят срок службы их тепловых ловушек».

Другая идея — создать «холодильник без льда» и более мелкие контейнеры для еды. Для контейнеров фазовый материал внедряется в пищевой полиэстер для покрытия. С покрытием еда — или пиво — внутри останется холодной на 2–4 часа дольше в зависимости от внешней температуры.

Посетите сайт.