ТОП > Отчет & amp; Колонка > Передовые достижения космической науки > 2009 > Исследования жидкостей со сверхвысокой температурой С использованием метода электростатической левитации
В нашей повседневной жизни мы используем контейнеры для перевозки напитков. Если жидкость выливается из контейнера, она разбрызгивается. Является ли температура жидкости 100 град. C или 500 град. C, нам все еще нужны контейнеры, чтобы сохранить его. Когда температура жидкости превышает 1000 град. C, выбор контейнера становится затруднительным, потому что, если температура плавления контейнера низкая, сам контейнер плавится. В некоторых случаях жидкость и контейнер вызывают химическую реакцию друг с другом. Когда температура поднимется более чем до 2000 град. C, нет доступного материала для контейнера.
Когда мы исследуем характеристики жидкости, нам нужно удерживать жидкость в одном месте, чтобы точно измерить ее. По этой причине существует много нерешенных вопросов, касающихся свойств жидкостей, которые нельзя хранить в контейнерах из-за их высоких температур плавления. Для жидкостей с высокой температурой плавления, таких как кремний (1412 град. C) и железо (1535 град. C), два важных материала с промышленной точки зрения, мы все еще не до конца понимаем их фундаментальные характеристики.
Мы исследуем чрезвычайно высокотемпературные жидкости с температурой плавления 1000 град. C и 2000 ° C. Наша цель состоит в том, чтобы измерить самые основные данные о материале �Атомная структура, электронная структура и плотность � и определить теплофизические свойства, такие как вязкость и поверхностное натяжение, которые важны с промышленной точки зрения. В конечном счете, мы намерены использовать такую информацию для разработки материалов.
Техника электростатической левитации
Если бы можно было левитировать жидкости, которые не может вместить ни один контейнер, мы могли бы избежать проблемы контейнера. Однако простое левитирование жидкости позволяет ей перемещаться и затрудняет точное измерение. Для проведения эксперимента важно поддерживать жидкость стабильной и левитированной, но это непросто.
JAXA занимается исследованиями и разработкой техники электростатической левитации с целью проведения экспериментов по растворению в левитации на Международной космической станции (МКС) (см. статью от 17 августа 2005 года, Передовая часть космической науки). Метод электростатической левитации поднимает образцы, используя силу Кулона (гравитация возникает между плюсом и минусом, в то время как сила отталкивания возникает между плюсом и плюсом или минусом и минусом). Сила Кулона действует между заряженным образцом и окружающими его электродами (рис. 1). Базовая технология этой техники была разработана в Лаборатории реактивного движения (JPL) НАСА. Эта техника имеет ряд преимуществ, например, любой материал, который может быть заряжен, может быть левитирован. Левитированный образец растворяется лазерным излучением, которое нагревает образец. До сих пор мы успешно растворили несколько материалов со сверхвысокой температурой плавления, таких как вольфрам (температура плавления 3410 град. C) и рения (3,180 град. В) впервые в мире.
Наше устройство для испытания на растворение в электростатической левитации было разработано для экспериментов на МКС. С этой целью система спроектирована компактной и портативной, чтобы ее можно было запускать ракетой и использовать для экспериментов в ограниченном пространстве на МКС. Соответственно, устройство может быть установлено не только на МКС или в нашей исследовательской лаборатории, но и на различных внешних площадках. Мы разработали план установки испытательной системы электростатической левитации и растворения в месте, отличном от МКС, для изучения атомной структуры и электронной структуры сверхвысокотемпературных жидкостей.
https://www.isas.jaxa.jp/e/forefront/2009/okada/
Загрузка...
