Pronalaženje Snage Za Postizanje Najdubljih Dubina Oceana

{h1}

Da bi preživjele u dubinama dubine dubokih oceana, nove istraživačke podmornice sadrže super-pjene od stakla i polimera koje su snažne i lagane, ali nepropusne za vodu.

Nikhil Gupta je izvanredni profesor, a Steven Zeltmann je student preddiplomskog studija u Laboratorij za kompozitne materijale i mehaniku odjela za strojarstvo i zrakoplovnu tehniku ​​na njujorškom sveučilištu, Veleučilište. Autori su ovaj članak doprinijeli časopisima WordsSideKick.com's Glasovi stručnjaka: Op-Ed i Uvidi.

Radio signali koji su možda nastali iz letača leta Malaysian Airlines Let 370 označili su početak nove faze potrage za zrakoplovom i njegovim putnicima. Čim su se pojavili signali, istraga se proširila i uključila se istraživanje oceanskog dna radi otkrivanja zrakoplova i oporavka blok-kutije.

Procjenjuje se da je položaj crne kutije oko 4 000 kilometara ispod površine oceana. Tlak na takvim dubinama u oceanu je oko 455 puta veći od atmosferskog tlaka na razini mora. Ostaci Titanica smješteni su na (3,8 kilometara) dubini od 12 500 metara, koji ima pritisak od oko 380 atm. Dodatnih 2500 stopa povećava tlak za 75 atm. Osim toga, temperatura je samo 34 do 40 stupnjeva Farenhajta (1 do 4 Celzijeva stupnja) na takvim dubinama.

Projektiranje vozila za istraživanje na takvim dubinama velik je izazov. Vozilo za istraživanje u dubokom moru mora biti dovoljno lagano da bi plutalo, ali trebalo bi biti dovoljno snažno da podnese visoki tlak, a da ne zapne.

Vozila s ljudskim upravljanjem (HOV) i vozila s daljinskim upravljanjem konstruirana su za oceanografske studije, lov na blago i operacije oporavka i spašavanja. Poznati primjer HOV-a je letjelica koja je sagrađena za poznatog istraživača i filmskog direktora Jamesa Cameroona solo ronjenje do najdubljeg dijela oceana, Mariana Chip. Struktura njegovog zanata, kao i većina sličnih vozila, uglavnom je rađena od novog materijala nazvanog "sintaktička pjena". [U dubinu: Mariana Trench zaron Jamesa Camerona (Infographic)]

Polimerne pjene su lagani, porozni materijali sastavljeni od pora punjenih zrakom u polimernim materijalima. Ali njihova lagana težina dolazi s dva glavna nedostatka: niska čvrstoća i velika apsorpcija vode, a oba su izrazito nepoželjna za dubinsko istraživanje.

3-D računalni model koji prikazuje šuplje čestice unutar polimera. Inženjeri su polimer učinili transparentnim kako bi bolje otkrili kako se čestice šupljeg stakla raspoređuju unutar materijala.

3-D računalni model koji prikazuje šuplje čestice unutar polimera. Inženjeri su polimer učinili transparentnim kako bi bolje otkrili kako se čestice šupljeg stakla raspoređuju unutar materijala.

Zasluge: Nikhil Gupta, NYU Poly

Ne samo da bi se obična pjena drobila pritiskom dubokih mora, voda lako može ući u takve pjene (poput spužve) uzrokujući da brod potone. Sintaktičke pjene koriste sićušne šuplje čestice za raspršivanje zraka u polimeru i čine ga lakom pjenom. Upotreba šupljih čestica daje prednost tome što se pore ne povezuju jedna s drugom. Čak i ako su takve pjene oštećene, još uvijek ne apsorbiraju značajnu količinu tekućine, jer pore nisu međusobno povezane. Šuplje čestice obično su izrađene od stakla i imaju promjer u rasponu od 4 desettisućitih inča do 4 tisuće inča (0,01 do 0,1 milimetra) - 1 do 10 puta veći od promjera ljudske dlake. Zatvaranje zraka u malenu staklenu školjku čini trik čineći materijal laganim, a pritom ga držite dovoljno jakim da izdrži te visoke pritiske.

Struktura sintaktičke pjene može se prikazati u 3-D računalnom modelu. Istraživači analiziraju računalne modele koristeći moderne tehnike, kao što su metode konačnih elemenata, kako bi odredili sastave koji će najbolje raditi pod velikim tlačnim silama naiđenima u istraživanju dubokog mora. Neki obećavajući sastavi se zatim proizvode i eksperimentalno testiraju kako bi se osiguralo da sintaktičke pjene imaju svojstva koja su predložene analize.

Ako ste aktualni stručnjak - istraživač, poslovni vođa, autor ili inovator - i želite pridonijeti objavljenom djelu, pošaljite nam e-poštu ovdje.

Ako ste aktualni stručnjak - istraživač, poslovni vođa, autor ili inovator - i želite pridonijeti objavljenom djelu, pošaljite nam e-poštu ovdje.

Kada se gleda pod elektronskim mikroskopom, materijal izgleda kao čvrsto naslonjeni sklop malih kuglica. Budući da su svi zračni džepovi, pore okružene staklom, voda ne može u njih ući. To znači da se materijal može dugotrajno koristiti pod vodom, a da se ne pokvari i potone. Dodatak šupljih čestica također čini sintaktičke pjene termički stabilnijima - ne smanjuju se toliko kao polimerne pjene kad temperatura padne.

Istraživači pokušavaju kontinuirano razvijati nove sintaktičke pjene koje su svjetlije i jače za poboljšani kapacitet nosivosti. U našem su laboratoriju razvili nove metode za prilagođavanje gustoće, čvrstoće i ponašanja termičkog širenja sintaktičkih pjena. Takve metode mogu stvoriti pjene koje pružaju visoke performanse u zahtjevnim okruženjima dubinskog istraživanja. Razvoj čestica keramike velike čvrstoće, poput silicij-karbida i glinice, a ne stakla, i ojačavanje sintaktičkih pjena s vlaknima mogu pomoći u poboljšanju njihovih karakteristika.

Pratite sva pitanja i rasprave o stručnim glasovima - i postanite dio rasprave Facebook, Cvrkut i Google +, Izražena stajališta su stajališta autora i ne odražavaju nužno stavove izdavača. Ova verzija članka izvorno je objavljena u časopisu WordsSideKick.com.


Video Dodatak: .




Istraživanje


Na Fotografijama: Pomračenje Zbog Pomračenja Želi Postići Najbolji Pogled Na Sunčevu Koronu
Na Fotografijama: Pomračenje Zbog Pomračenja Želi Postići Najbolji Pogled Na Sunčevu Koronu

Što Je Šrapnel?
Što Je Šrapnel?

Znanost Vijesti


Kako Djeluje Institut Rocky Mountain
Kako Djeluje Institut Rocky Mountain

Zašto Naša Usta Vode?
Zašto Naša Usta Vode?

Zašto Neke Životinje Jedu Svoje Potomstvo
Zašto Neke Životinje Jedu Svoje Potomstvo

Crvi I Pijavice: Stara Medicina Je Nova
Crvi I Pijavice: Stara Medicina Je Nova

Sol Za Kupanje Može Biti Jednako Zarazan Kao I Kokain, Sugerira Studija
Sol Za Kupanje Može Biti Jednako Zarazan Kao I Kokain, Sugerira Studija


HR.WordsSideKick.com
Sva Prava Pridržana!
Umnožavanje Bilo Koje Materijale Dozvoljen Samo Prostanovkoy Aktivni Link Na Stranicu HR.WordsSideKick.com

© 2005–2020 HR.WordsSideKick.com