会“变身”的火箭燃料：新型煤油凝胶让太空燃料既稳得住又流得动

科学家开发出一种用于火箭和卫星推进的煤油基凝胶。

康考迪亚大学的研究人员开发出一种可在固态和液态之间转换的新型凝胶。

这种煤油基凝胶，可解决太空推进领域一个长期存在的难题：让燃料在储存时保持稳定，同时又能流入发动机，可能使火箭和卫星燃料更易于储存和控制。

一项研究显示，这种新材料将煤油、卵磷脂和氯化钙结合，制成一种在静止时更像软固体、但在受到外力或热量作用时能够流动的凝胶。

液体燃料会在储罐中晃动，使航天器控制复杂化。

康考迪亚大学的一份新闻稿继续指出，传统凝胶燃料则可能难以使用。

这种新凝胶旨在解决这一问题。

这项研究由Pranay Mudaliar和康考迪亚大学机械、工业与航空航天工程副教授Jerin John开展，研究了该凝胶对剪切、温度以及乙醇添加的响应。

他们的研究结果发表在《Langmuir》上，可能有助于应对业界在使用传统液体和凝胶推进剂时面临的挑战，包括燃料在储罐内移动以及将燃料泵入发动机等问题。

其透明外观还可能帮助研究人员观察燃料如何移动和燃烧。

燃料的问题

液体推进剂因其材料特性可能变得不稳定。

但燃料凝胶也带来其他挑战，因为它们难以泵送和喷雾。

因此，康考迪亚大学的研究人员开发了这种既能像固体又能像液体的新型材料。

静止时，它保持固态；但受到外力或热量作用时，它会流动。

研究解释说，氯化钙使卵磷脂变成称为胶束的长蠕虫状结构。

这些结构形成一个网状网络，将煤油固定住，从而产生一种兼具液体和固体特性的材料。

该凝胶表现出强烈的剪切变稀特性，即随着剪切速率增加，其黏度降至原来的百分之一，这是使火箭和卫星燃料更易于储存并输送到发动机的关键所在。

据该大学介绍，静止时，凝胶作为固体，可以减少液体燃料引起的问题，例如移动和泄漏。

现在，作为一种凝胶，研究人员必须弄清楚如何将其转化为液体。

根据该研究，他们使用了加热的方法。

根据凝胶密度的不同，在138至154华氏度（约59至68摄氏度）时，它会转变为液态，这可能提供一种在推进操作期间控制燃料流动的方法。

但加入乙醇会使凝胶几乎立即液化，因为乙醇会破坏使材料保持凝胶形式的胶束网络。

它能储存多久？

研究人员想知道这种材料能否在储存中保持其结构。

据康考迪亚大学介绍，样品在密封容器中保持稳定超过一年。

研究报告称，振荡测试显示，在应变低于1%时存在弹性线性粘弹性区间。

这与该凝胶能够长期储存的能力有关。

他们还研究了材料受到的应力和应变，这些因素可能导致凝胶结构破坏。

简而言之，这项研究展示了该材料对机械力、温度和化学变化的响应，但其在实际推进系统中的有效性仍有待确定。

还需要进一步测试。

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