Revolutionaire Phase-Change-coating vangt warmte op voor raketten, pijpen en zelfs uw drank

Spinoff is NASA's jaarlijkse publicatie over succesvol gecommercialiseerde NASA-technologie. Deze commercialisering heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van producten en diensten op het gebied van gezondheid en geneeskunde, consumptiegoederen, transport, openbare veiligheid, computertechnologie en milieubronnen.

De meeste mensen genieten op een warme dag van een ijskoud drankje zonder na te denken over de fysica die in het glas gebeurt. Maar de faseveranderingsreactie – in dit geval, waarbij het ijs de warmte van de drank absorbeert en smelt – is krachtig. Een coating die NASA heeft gemaakt om van diezelfde reactie te profiteren, zou op passagiersvliegtuigen kunnen verschijnen of de sleutel kunnen zijn tot een ijsvrije koeler.

Volgens materiaalwetenschapper Raj Kaul van het Marshall Space Flight Center blijft de temperatuur bij faseveranderingen precies op het overgangspunt stabiel. "Als je een thermometer in een blok ijs invriest en deze begint te verwarmen, blijft de temperatuur op 32 °F, zelfs in het reeds gesmolten deel. Pas als het ijs volledig gesmolten is, zal het water in temperatuur gaan stijgen."

Voor water is het smelt-/vriespunt 32 °F, maar NASA heeft een reeks materialen met verschillende smeltpunten ontwikkeld. Aanvankelijk was het plan om deze materialen te gebruiken in ruimtepakken, die heet kunnen worden naarmate de lichaamswarmte zich ophoopt. Begin jaren 2000 begon Kaul echter onderzoek te doen naar een manier om faseveranderingsmaterialen aan de buitenkant van de space shuttle te gebruiken. De solide raketaanjagers werden beschermd door een materiaal genaamd MCC-1 dat “in feite een mengsel was van kurk en epoxy”, zei Kaul. "De kurk zal verbranden en door dat verbrandingsproces wordt ook de hitte afgevoerd. Bovendien verdwijnt het - de laag zal gewoon loslaten, dus er zal nieuw materiaal zichtbaar worden en daar dan weer doorheen gaan."

Omdat de coating was ontworpen om af te branden, bleef het gevaar bestaan dat het proces schade zou veroorzaken. Kaul begon te werken aan een beschermende coating die niet zou verdwijnen en toch een veilige temperatuur eronder zou behouden. Hij wendde zich tot het werk van NASA met faseveranderingsmaterialen en gebruikte deze in deze nieuwe context. Hij verwerkte het materiaal in een coating die als verf kon worden aangebracht. Om de beste resultaten te verkrijgen, moest de juiste verhouding tussen faseveranderingsmateriaal en coating worden bepaald.

Nadat hij het patent voor de faseveranderingscoating van Marshall had verleend, richtte ondernemer Chris Bilec PrimeBilec op en werkt hij aan een aantal producten, waaronder een ijsloze koeler.

Kaul ontwikkelde een materiaal dat "ingekapseld is in plastic. Wanneer het warmte ziet, absorbeert het die warmte om door de vaste-naar-vloeibare fase te gaan. Als gevolg daarvan kan de warmte niet doordringen naar het substraat - het gaat allemaal door dit fase-transformatieproces." De solide raketaanjager zou dus niet smelten door de extreme hitte van de lancering. En dankzij de epoxy die de coating aan zichzelf en aan de raket bindt, druppelde het faseveranderingsmateriaal er niet vanaf als het smolt. Na tests door NASA werd het materiaal goedgekeurd voor gebruik in ruimtevaartuigen, maar tegen die tijd was het shuttleprogramma stopgezet.

NASA maakte reclame voor het patent op het materiaal voor licentieverlening en het werd opgepikt door Chris Bilec, een ondernemer en legerveteraan. Bilec startte PrimeBilec, gevestigd in Austin, Texas, en Marshall's Tech Transfer Office bracht hem in contact met Kaul om vragen over het materiaal te beantwoorden. Kaul suggereerde dat de coating potentieel heeft als verf voor buitenhuis of als dakcoating, “zodat het overdag warmte absorbeert en ‘s nachts die warmte vrijgeeft en de cyclus doorloopt.”

Bilec gebruikte het materiaal om de achterkant van een vliegtuig te coaten om hitteschade door de straalmotoren te voorkomen. “Voor de luchtvaart stellen we het faseveranderingsmateriaal in op 24° C”, of ongeveer kamertemperatuur – de temperatuur die de luchtvaartmaatschappij in de cabine aanhoudt. Door die temperatuur te gebruiken, zal de coating warmte absorberen waardoor de interne temperatuur zou stijgen.

Hij heeft interesse gezien van een bedrijf dat warmtevallen maakt voor Veterans Affairs-ziekenhuizen. “Ze monitoren de hitte die uit de leidingen in het ziekenhuis komt”, zegt Bilec. "Als deze leidingen te heet worden, raken ze oververhit en verbranden de sensoren. Onze producten verlengen de levensduur van hun warmtevangers."

Een ander idee is om een ‘ijsloze koeler’ te creëren, samen met kleinere containers voor de lunch. Voor de containers is het fase-chase-materiaal ingebed in polyester van voedingskwaliteit om de container te coaten. Dankzij de coating blijft het voedsel (of het bier) in de container ongeveer twee tot vier uur langer kouder, afhankelijk van de temperatuur buiten.

Bezoek hier  .