L'astronaute de la NASA Scott Tingle travaille au sein du module de microscopie optique (LMM), l'installation dans laquelle ACE-T-7 aura lieu. Crédit :NASA
Alors que nous voyageons plus loin dans l'espace, Des solutions intelligentes à des problèmes tels que les dysfonctionnements des pièces du moteur et d'autres incidents possibles seront une partie essentielle du processus de planification. impression en 3D, ou fabrication additive, est une technologie émergente qui peut être utilisée pour créer sur mesure des pièces critiques. Une partie intégrante de ce processus consiste à comprendre comment la forme des particules, la distribution granulométrique et le comportement d'emballage affectent le processus de fabrication.
L'enquête Advanced Colloids Experiment-Temperature-7 (ACE-T-7) à bord de la Station spatiale internationale explore la possibilité de créer des particules microscopiques auto-assemblées à utiliser dans la fabrication de matériaux pendant les vols spatiaux. Ces particules microscopiques s'assemblent comme des blocs de construction pour créer des matériaux avec des nanostructures sur mesure, donner aux scientifiques la possibilité de modifier les propriétés comportementales d'un matériau en fonction d'un ensemble d'instructions intégrées dans la particule.
La capacité des matériaux à s'auto-assembler, et éventuellement l'auto-réparation suite à une panne, sera un élément clé alors que nous nous dirigeons vers des destinations spatiales lointaines, où apporter des pièces de moteur supplémentaires et d'autres articles nécessaires peut ne pas être une option en raison des limitations de stockage à bord du vaisseau spatial.
« Vous devrez emporter des poudres et des colloïdes composés de particules microscopiques de forme et de taille spécifiques qui s'assemblent de différentes manières ; alors une machine peut utiliser ces nouveaux matériaux pour fabriquer des pièces de rechange afin que les gens puissent survivre et réparer les choses, " a déclaré Paul Chaikin, enquêteur principal de l'enquête et professeur de physique à l'Université de New York.
L'astronaute de la NASA Ricky Arnold travaille au sein du module de microscopie optique (LMM). Crédit :NASA
En utilisant différentes formes d'énergie comme « boutons de commande, " les scientifiques pourraient intégrer un code au niveau nano d'un matériau, en lui donnant des instructions différentes pour diverses conditions. Dans le cas de l'ACE-T-7, les chercheurs manipulent la température pour contrôler l'assemblage et les interactions des particules. En suspension dans un milieu fluide, ces particules sont conçues pour se lier les unes aux autres de manière spécifique pour former des cristaux 3-D lorsqu'elles sont exposées à des températures élevées ou basses.
« À une température, une phase de cristallisation est favorisée et une autre, une autre phase de cristallisation est favorisée, " a déclaré Stefano Sacanna de l'Université de New York, l'un des co-chercheurs du projet. "Essentiellement, la température est un stimuli externe pour guider et aider les particules à se lier de la bonne manière. C'est une façon pour nous de les guider ou de contrôler leur assemblage."
Ce processus n'est pas très différent de la façon dont les êtres vivants sont fabriqués dans la nature - des blocs de construction qui sont liés les uns aux autres, se comportent selon leur code génétique.
Les chercheurs manipulent la température pour contrôler l'assemblage et les interactions des particules. En suspension dans un milieu fluide, ces particules sont conçues pour se lier les unes aux autres de manière spécifique pour former des cristaux 3-D lorsqu'elles sont exposées à des températures élevées ou basses. Crédit :NASA/iGoal Animation
"Nous essayons de comprendre l'auto-assemblage de la matière et l'utilisons potentiellement comme moyen de fabriquer de nouveaux matériaux, " dit Sacanna.
Sur Terre, la force de gravité tire tous les cristaux au fond du récipient, ne permet pas l'observation. L'environnement de microgravité de la station spatiale permet aux chercheurs d'observer la croissance des cristaux, ainsi que de séparer les effets de la gravité sur l'enquête.
"Dans l'environnement de microgravité, la force sur les particules est presque un million de fois plus petite, ils resteront donc en suspension dans le milieu fluide, et les cristaux 3-D peuvent être cultivés et observés sans les effets néfastes de la sédimentation, " a déclaré Andrew Hollingsworth de l'Université de New York, celui des co-chercheurs du projet.
Une meilleure compréhension de la façon dont toutes ces particules interagissent entre elles aidera les chercheurs à apporter cette science sur Terre sous la forme de fabrication additive, dans le but de créer des matériaux évolutifs aux propriétés optimales.
