Учёные разработали керосиновое топливо в форме геля для ракет и спутников
iXBT.com ·
Учёные из Университета Конкордия (Concordia University) разработали прозрачное гелеобразное топливо на основе керосина. Оно сочетает свойства жидких и твёрдых компонентов: в состоянии покоя сохраняет структуру геля, а при нагревании или механическом воздействии становится более текучим. Разработка может найти применение в ракетных двигателях и двигательных установках спутников.
В состав материала входят керосин, лецитин — природное органическое вещество, — и небольшое количество хлорида кальция. Последний способствует самоорганизации молекул лецитина в длинные мицеллы. Они формируют сетчатую структуру, которая удерживает керосин и придаёт смеси вязкоупругие свойства.
Одно из ключевых свойств геля — сильное разжижение при сдвиговой нагрузке. Когда скорость сдвига увеличивается с 1 до 100 обратных секунд, вязкость материала падает примерно в 100 раз. Это важно для подачи топлива: после прохождения через насосы и форсунки оно должно достаточно легко распыляться перед сгоранием.
Второй способ изменить текучесть — нагрев. В зависимости от концентрации загустителя переход в жидкое состояние происходит при температуре от 59°C до 68°C. Таким образом, температуру можно использовать как дополнительный способ управления подачей топлива. Ещё быстрее структура разрушается при добавлении этанола: он нарушает сеть мицелл, и гель почти сразу разжижается.
В состоянии покоя материал ведёт себя преимущественно как упругое твёрдое тело. По замыслу разработчиков, это может уменьшить перемещение топлива внутри баков и риск утечек по сравнению с обычными жидкими пропеллентами. Образцы геля сохраняли стабильность более года в герметичных ёмкостях.
Работа опубликована в журнале Langmuir. Исследователи изучили поведение материала при механических нагрузках, изменении температуры и добавлении этанола, а также проследили, как постепенно разрушается его внутренняя структура при сильной деформации. Однако эффективность нового топлива в реальных ракетных или спутниковых двигательных установках ещё не продемонстрирована: исследование посвящено его физическим и реологическим свойствам.