¿Piensa que mantener caliente su café es importante? Pruebe los satélites. Si la temperatura de un satélite no se mantiene dentro de su rango óptimo, su rendimiento puede verse afectado, lo que podría significar que podría ser más difícil rastrear incendios forestales u otros desastres naturales, sus mapas de Google podrían no funcionary su atracón de Netflix podría verse interrumpido. Esto podría evitarse con un nuevo material desarrollado recientemente por los ingenieros de la Escuela de Ingeniería Viterbi de USC.
Cuando los satélites viajan detrás de la Tierra, la Tierra puede impedir que los rayos del sol lleguen a los satélites, enfriándolos. En el espacio, un satélite puede enfrentar variaciones extremas de temperatura de 190 a 260 grados Fahrenheit. Durante mucho tiempo ha sido un desafío para los ingenierospara evitar que las temperaturas de los satélites fluctúen salvajemente. Los satélites han utilizado convencionalmente uno de dos mecanismos: "obturadores" físicos o tuberías de calor para regular el calor. Ambas soluciones pueden agotar las reservas de energía a bordo. Incluso con energía solar, la salida es limitada. Además,ambas soluciones agregan complejidad de masa, peso y diseño a los satélites, que ya son bastante caros de lanzar.
Tomando señales de humanos que tienen un sistema autónomo para controlar la temperatura interna a través de la homeostasis, un equipo de investigadores que incluye a Michelle L. Povinelli, profesora en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de Ming Hsieh en la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC y la USCLos estudiantes de Viterbi Shao-Hua Wu y Mingkun Chen, junto con Michael T. Barako, Vladan Jankovic, Philip WC Hon y Luke A. Sweatlock de Northrop Grumman, desarrollaron un nuevo material para autorregular la temperatura del satélite.Con experiencia en óptica, fotónica e ingeniería térmica, desarrolló una estructura híbrida de silicio y dióxido de vanadio con un diseño cónico para controlar mejor la radiación del cuerpo del satélite. Es como una capa o revestimiento texturizado.
El dióxido de vanadio funciona como lo que se conoce como un material de "cambio de fase". Actúa de dos maneras distintas: como un aislante a bajas temperaturas y un conductor a altas temperaturas. Esto afecta la forma en que irradia calor. A más de 134 grados Fahrenheit330 grados Kelvin, irradia la mayor cantidad de calor posible para enfriar el satélite. Aproximadamente a dos grados por debajo de esto, el material apaga la radiación de calor para calentar el satélite. La estructura cónica del material casi como una piel espinosaes invisible para el ojo humano con aproximadamente menos de la mitad del grosor de un solo cabello humano, pero tiene un propósito distinto de ayudar al satélite a encender y apagar su radiación de manera muy efectiva.
Resultados
El material híbrido desarrollado por USC y Northrop Grumman es veinte veces mejor para mantener la temperatura que el silicio solo. Es importante destacar que la regulación pasiva del calor y la temperatura de los satélites podría aumentar la vida útil de los satélites al reducir la necesidad de gastar energía a bordo.
Aplicaciones en la Tierra
Además del uso en un satélite, el material también podría usarse en la Tierra para la gestión térmica. Se podría aplicar a un edificio sobre un área grande para mantener de manera más eficiente la temperatura de un edificio.
El estudio, "Homeostasis térmica con materiales de cambio de fase microestructurados" se publica en óptica . La investigación fue financiada por Northrop Grumman y la National Science Foundation. Este desarrollo es parte de un esfuerzo de investigación temática entre Northrop Grumman, NG Next Basic Research y USC conocido como el Instituto de Nanomateriales y Nanofotónicos ópticos Northrop Grumman NG-ION2.
Los investigadores ahora están trabajando en el desarrollo del material en las instalaciones de microfabricación de la USC y probablemente se beneficiarán de las nuevas capacidades en el recientemente dedicado Laboratorio de Nanofabricación John D. O'Brien en el Centro Michelson de Biociencia Convergente de la USC.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad del Sur de California . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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