نظر المطورون إلى تخزين الإيثانول، وهو وقود سائل شائع، في مادة هلامية مترابطة كيميائيًا.
وجدوا أن تخزين الإيثانول في بوليمريمنع الجل تمامًا ميل الوقود إلى التبخر بسرعة. ويرجع ذلك على الأرجح إلى حقيقة أن جزيئات الإيثانول "محاصرة" في الهلام ، كما يشرح الأستاذ هوسويا: "يحتوي هلام البوليمر على عدد لا يحصى من سلاسل البوليمر ثلاثية الأبعاد المترابطة كيميائيًا بشكل كبير. تربط هذه السلاسل جزيئات الإيثانول من خلال تفاعلات فيزيائية مختلفة ، مما يحد من تبخره في هذه العملية. " ومن المثير للاهتمام أن الجل المحشو لا يتصرف مثل المنشفة المبللة. بينما تطلق المنشفة المبللة سائلًا عند عصرها ، فإن هلام البوليمر لا يطلق الإيثانول عند تعرضه لقوى خارجية.
بعد حل مشكلة التبخر ، انتقل الفريق إلىدراسة خصائص الاحتراق الفعلي للإيثانول في شبكة هلام البوليمر لمعرفة ما إذا كانت تحترق بكفاءة. أشعلوا كريات هلامية مملوءة بالإيثانول بأحجام مختلفة ولاحظوا كتلتها وشكلها في الوقت الفعلي. بناءً على ذلك ، قرروا أن احتراق كرات هلام PNIPAAm المحملة يتكون من مرحلتين: مرحلة يهيمن عليها احتراق الإيثانول النقي ، تليها مرحلة ثانية يهيمن عليها احتراق بوليمر PNIPAAm نفسه.
من خلال التحليل النظري اللاحقمن هذه النتائج ، توصل الفريق إلى استنتاج مهم: تتبع مرحلة الاحتراق الأولى والرئيسية لكريات هلام PNIPAAm المحمل نموذجًا لقطيرات درجة حرارة ثابتة. هذا يعني أنه يمكن وصف احتراق الجل مع الإيثانول بنفس النموذج المستخدم في قطرات الوقود السائل ، مما يشير إلى أن خصائص الاحتراق يجب أن تكون متشابهة.
"تخزين هلام البوليمر يمكن أن يمنع"الانفجارات والحرائق ناجمة عن الانخفاض الحاد في تبخر الوقود، وبالتالي تكوين مخاليط غازات قابلة للاشتعال، والتي يمكن أن تحدث بسهولة نتيجة للتسرب في منشأة التخزين"، يوضح البروفيسور هوسويا.
وقود سائل عالي الكثافة للطاقةضروري في العديد من التطبيقات حيث يتم تحويل الطاقة الكيميائية إلى حركة متحكم بها ، مثل الصواريخ وتوربينات الغاز والمراجل وبعض محركات المركبات. بالإضافة إلى خصائص الاحتراق والأداء ، من المهم أيضًا ضمان سلامة واستقرار هذه الأنواع من الوقود أثناء الاستخدام ، وكذلك أثناء النقل والتخزين.
أحد المخاطر الشائعة عند العمل معالوقود السائل هو أنه يمكن أن يتبخر بسرعة في مكان مغلق ، مكونًا سحبًا من الغازات القابلة للاشتعال. هذا قد يسبب انفجارات أو حرائق. لحل هذه المشكلة ، نظر الباحثون في إمكانية استخدام أنواع وقود كثيفة أو وقود يتحول إلى مواد سميكة تشبه الهلام عند درجات حرارة منخفضة. لسوء الحظ ، هناك العديد من الجوانب التي تحتاج إلى التحسين والعقبات التي يجب التغلب عليها قبل أن ينتقل الوقود المبلل إلى ما بعد مرحلة البحث.
قراءة المزيد:
انظر إلى الطائرة بدون طيار "الصامتة" مع جيل جديد من الدفع الأيوني
قام ذكور ثلاثية الفصوص القديمة بربط الإناث أثناء التزاوج
لدى روسيا والولايات المتحدة طائرات Doomsday: كيف وأين ستطير في حالة نهاية العالم