Тепловая ‘кожа’, разработанная, чтобы поддержать температуру спутников: покрытый кремниевый материал VO2 выступает в 20 раз лучше, чем текущие полупроводники

Когда спутники едут позади Земли, Земля может заблокировать лучи солнца от достижения спутников – остывание их. В космосе спутник может стоять перед чрезвычайным температурным изменением целых 190 – 260 градусов по Фаренгейту. Это долго была проблема для инженеров помешать спутниковым температурам колебаться дико. Спутники традиционно использовали один из двух механизмов: физические «ставни» или тепловые трубы, чтобы отрегулировать тепло.

Оба решения могут исчерпать бортовые запасы власти. Даже с солнечной энергией, продукция ограничена.

Кроме того, оба решения добавляют массу, вес и проектируют сложность к спутникам, которые являются уже довольно дорогими, чтобы начать.Беря сигналы от людей, у которых есть отдельная система, чтобы управлять внутренней температурой посредством гомеостаза, команды исследователей включая Мишель Ль.

Повинелли, профессора в Отделе Мин Се Электротехники в Школе USC Viterbi Разработки, и USC Viterbi студенты Шао-Хуа У и Мингкун Чен, наряду с Майклом Т. Барако, Владан Янкович, Филип В.К. Хонь и Люк А. Свитлок из Northrop Grumman, развивала новый материал, чтобы самоотрегулировать температуру спутника. Команда инженеров с экспертными знаниями в оптике, фотонике и тепловой разработке развивала гибридную структуру кремниевого и ванадиевого диоксида с коническим дизайном, чтобы лучше управлять радиацией от корпуса спутника.

Это похоже на текстурированную кожу или покрытие.Ванадиевый диоксид функционирует как, что известно как материал «фазового перехода». Это действует двумя отличными способами: как изолятор при низких температурах и проводник при высоких температурах.

Это затрагивает, как это излучает тепло. На уровне более чем 134 градусов по Фаренгейту (330 градусов Келвин), это излучает как можно больше тепла, чтобы охладить спутник.

Приблизительно в двух градусах ниже этого материал отключает тепловую радиацию, чтобы нагреть спутник. Коническая структура материала (почти как колючая кожа) невидима для человеческого глаза в приблизительно меньше чем половине толщины единственных человеческих волос – но имеет отличную цель помочь спутнику включить и выключить свою радиацию очень эффективно.РезультатыГибридный материал, развитый USC и Northrop Grumman, в двадцать раз лучше в поддержании температуры, чем один только кремний.

Значительно, пассивно регулирующее тепло и температура спутников могли увеличить продолжительность жизни спутников, уменьшив потребность израсходовать бортовую власть.Заявления на землеПомимо использования на спутнике, материал мог также использоваться на Земле для теплового управления. Это могло быть применено к зданию по большой площади, чтобы более эффективно поддержать температуру здания.

Исследование, «Тепловой гомеостаз, используя микроструктурированные энергоемкие материалы», опубликовано в Optica. Исследование финансировалось Northrop Grumman и Национальным научным фондом. Это развитие – часть тематической научно-исследовательской работы между Northrop Grumman, NG Следующее Фундаментальное исследование и USC, известным как Институт Northrop Grumman Оптических Наноматериалов и Нанофотоники (NG-ION2).

Исследователи теперь работают над развитием материала в микрозаводе USC и вероятно извлекут выгоду из новых возможностей в недавно посвященной Лаборатории Нанофальсификации Джона Д. О’Брайена в Центре USC Майкельсона Сходящейся Биологической науки.


TCNMS.RU