L'astronaute de la NASA Ricky Arnold effectue la maintenance du module d'expérimentation sur les colloïdes avancés situé à l'intérieur du module de microscopie optique. Crédit :NASA
Si vous pensez que votre gelée de fraises n'est pas liée aux tremblements de terre, détrompez-vous.
Une nouvelle enquête sur la Station spatiale internationale, Expérience avancée sur les colloïdes-température-10 (ACE-T-10), utilise les changements de température pour mieux comprendre comment les colloïdes – ou « solides désordonnés » – vieillissent ou échouent. Comprendre cette relaxation de contrainte dans les solides désordonnés peut fournir des indications sur les événements sismiques sur terre. Cette expérience pourrait également profiter à l'exploration future de la Lune, Mars et au-delà en donnant un aperçu de la défaillance matérielle.
Les colloïdes sont des matériaux dans lesquels des nanoparticules ou de petites gouttelettes d'un matériau sont dispersées dans un fluide. Ces matières douces sont courantes dans la vie quotidienne; des exemples sont la crème fouettée, gelée, adoucissant, lait et eau boueuse.
ACE-T-10 étudie les colloïdes dans lesquels l'attraction entre les nanoparticules devient plus forte avec l'augmentation de la température. A température ambiante, le colloïde se comporte comme un liquide. Lorsque la suspension est chauffée au-dessus d'environ 40°C, les particules se collent rapidement les unes aux autres, formant un réseau rigide qui peut supporter son propre poids, un processus appelé gélification.
Le module de microscopie optique (LMM) permet de nouvelles recherches sur les phénomènes microscopiques en microgravité, avec la possibilité d'acquérir et de télécharger à distance des images et des vidéos numériques à plusieurs niveaux de grossissement en 3D à l'aide de la microscopie confocale. Crédit :NASA
Ceci est similaire à ce qui se passe dans la trempe du verre. Cependant, une gélification rapide produit des contraintes dans le matériau qui se relâchent progressivement à travers une cascade d'événements de restructuration semblables à des « micro-tremblements ». Les répliques induisent finalement des événements de restructuration plus importants impliquant l'ensemble du gel. Ces bouleversements dramatiques de la structure du gel peuvent être prédits, au moins statistiquement, parce qu'ils sont annoncés par un stade observable de " nervosité ". Les images de microscopie confocale ACE-T-10 rendues possibles par la station spatiale pourraient permettre aux scientifiques de mettre en évidence la rupture de ces brins de gel microscopiques qui devraient se trouver sous ces curieux tremblements.
« La température joue un double rôle à cet égard, " a déclaré le chercheur principal Roberto Piazza. " C'est le facteur qui modifie les interactions entre les particules, les faire coller ensemble; à la fois, c'est le moteur qui favorise la restructuration spontanée du gel. Sur Terre, cependant, la gravité agit comme une contrainte supplémentaire sur le matériau qui peut influencer la façon dont le gel se restructure. Des expériences en microgravité sont obligatoires pour quantifier si la gravité (poids du gel) joue ou non un rôle pertinent. »
Le laboratoire de la station spatiale offre également d'autres avantages. "Le module de microscopie optique (LMM) de la station spatiale dans le rack intégré aux fluides permet aux scientifiques de contrôler la température du système et fournit une structure 3-D du matériau, " a déclaré Stefano Buzzaccaro, co-chercheur pour ACE-T-10. "En collaboration avec l'Agence spatiale européenne (ESA), nous développons une configuration de diffusion de la lumière qui, en combinaison avec le LMM confocal, nous donne tout ce dont nous avons besoin pour essayer de comprendre le problème de la gélification."
Semblable aux colloïdes, la croûte terrestre libère également du stress à travers les tremblements de terre. ACE-T-10 pourrait donner un aperçu des événements qui anticipent ces tremblements de terre, permettant aux scientifiques de fournir de meilleures prévisions sur le moment où ils pourraient se produire.
Un gel colloïdal grossit lorsque sa température augmente. Crédit :Stefano Buzzaccaro, Laboratoire de matière molle au Politecnico di Milano
Il peut également contribuer aux prévisions liées à la durée de conservation des produits et à la défaillance des matériaux de structure des routes et des ponts.
"C'est particulièrement important lorsque vous êtes sur Mars et que vous devez construire des matériaux en utilisant la croûte martienne, ", a déclaré Buzzaccaro. "Vous pouvez trouver une méthode pour surveiller les dommages du matériel que vous utilisez et prévoir sa défaillance."
Matière à réflexion lorsque vous préparerez votre prochain sandwich au colloïde et au beurre de cacahuète.
