Дослідники з Університету Конкордія розробили паливо на основі гасу, яке поєднує властивості рідини й м’якого твердого матеріалу. У стані спокою воно зберігає форму гелю, але під дією механічного навантаження або нагрівання починає текти. Така властивість може допомогти розв’язати одну з проблем космічної техніки — стабільне зберігання палива в баках і його подачу до двигунів.
Розробка поєднує гас, лецитин і хлорид кальцію. Її досліджували Пранаї Мудаліар і Джерин Джон, доцент кафедри машинобудування, промислової та аерокосмічної інженерії Університету Конкордія. Результати роботи опублікували в журналі Langmuir.
Як працює гасовий гель
Звичайне рідке паливо може переміщуватися всередині бака під час маневрів космічного апарата. Таке переміщення ускладнює керування, а також створює ризик витоків. Водночас традиційні гелеві палива мають іншу проблему: їх складніше перекачувати й розпилювати перед подачею до двигуна.
Нова розробка покликана поєднати переваги обох станів. Хлорид кальцію змінює поведінку лецитину, сприяючи утворенню довгих мікроскопічних структур — міцел. Вони формують своєрідну сітку, яка утримує гас і перетворює суміш на гель.
Матеріал демонструє виражене розрідження під час зсуву: зі збільшенням швидкості деформації його в’язкість зменшується приблизно у 100 разів. Це означає, що в стані спокою гель залишається густим, але під час механічного впливу стає значно текучішим.
Нагрівання перетворює гель на рідину
Дослідники також перевірили, як температура впливає на властивості матеріалу. Залежно від щільності зразка, за температури приблизно від 59 до 68 °C гель переходив у рідкий стан.
Це може стати одним зі способів контролювати подачу палива під час роботи двигуна: у баку матеріал зберігатиметься у стабільнішій гелевій формі, а перед подачею його можна буде нагріти.
Інший спосіб змінити його стан — додати етанол. Він майже миттєво руйнує міцелярну структуру, завдяки якій суміш залишається гелем, і спричиняє її розрідження. Прозорість матеріалу також може бути корисною під час досліджень: вона дає змогу спостерігати за рухом палива та процесами його горіння.
Чи можна зберігати таке паливо роками
Окрему увагу команда приділила стабільності матеріалу під час зберігання. За даними Університету Конкордія, зразки залишалися стабільними в герметичних контейнерах понад рік.
Лабораторні випробування також допомогли визначити, за яких механічних навантажень структура гелю зберігається, а за яких може почати руйнуватися. Це важливо для оцінювання його придатності до тривалого зберігання та подальшого використання.
Поки що дослідження показує, як новий матеріал реагує на механічний вплив, нагрівання та хімічні зміни. Однак його ефективність у реальних ракетних або супутникових двигунах ще належить перевірити. Тож розробка є перспективним лабораторним рішенням, але до практичного застосування в космічній техніці потрібні додаткові випробування.