Udviklerne så på opbevaring af ethanol, et almindeligt flydende brændstof, i en kemisk tværbundet gel.
De fandt ud af, at lagring af ethanol i en polymergel undertrykker fuldstændigt brændstoffets tendens til at fordampe hurtigt. Dette skyldes sandsynligvis, at ethanolmolekylerne er "fanget" i gelen, som professor Hosoya forklarer: "En polymergel indeholder utallige tredimensionelle polymerkæder, der er stærkt kemisk tværbundne. Disse kæder forbinder ethanolmolekylerne gennem forskellige fysiske interaktioner, hvilket begrænser dets fordampning i processen." Interessant nok opfører den fyldte gel sig ikke som et vådt håndklæde. Mens et vådt håndklæde frigiver væske, når det klemmes, frigiver polymergelen ikke ethanol, når den udsættes for eksterne kræfter.
Efter at have løst problemet med fordampning gik holdet videre tilstudere de faktiske forbrændingskarakteristika af ethanol i et polymergel-netværk for at se, om de brænder effektivt. De antændte ethanolfyldte gelkugler af forskellige størrelser og observerede deres masse- og formprofiler i realtid. Baseret på dette fastslog de, at forbrændingen af de ladede PNIPAAm-gelsfærer bestod af to faser: en fase domineret af forbrændingen af ren ethanol, efterfulgt af en anden fase domineret af forbrændingen af selve PNIPAAm-polymeren.
Gennem efterfølgende teoretisk analyseUd fra disse resultater nåede holdet frem til en vigtig konklusion: den første og vigtigste forbrændingsfase af de fyldte PNIPAAm-gelsfærer følger en dråbemodel med konstant temperatur. Det betyder, at forbrændingen af gel med ethanol kan beskrives med samme model som for dråber flydende brændstof, hvilket antyder, at deres forbrændingskarakteristika bør være ens.
"Opbevaring af polymergel kan forhindreeksplosioner og brande på grund af en kraftig reduktion af brændstoffordampningen og til gengæld dannelsen af brændbare gasblandinger, som let kan opstå som følge af en lækage i lagerfaciliteten,” forklarer professor Hosoya.
Flydende brændstof med høj energitæthednødvendigt i mange applikationer, hvor kemisk energi omdannes til kontrolleret bevægelse, såsom i raketter, gasturbiner, kedler og nogle køretøjsmotorer. Ud over forbrændingskarakteristika og ydeevne er det også vigtigt at sikre sikkerheden og stabiliteten af disse brændstoffer under brug, samt under transport og opbevaring.
En af de almindelige farer ved arbejde medflydende brændstof er, at det hurtigt kan fordampe i et begrænset rum og danne skyer af brændbare gasser. Dette kan forårsage eksplosioner eller brande. For at løse dette problem overvejede forskerne muligheden for at bruge fortykkede brændstoffer eller brændstoffer, der bliver til tykke gel-lignende stoffer ved lave temperaturer. Desværre er der mange aspekter, der skal optimeres og forhindringer at overvinde, før gelerede brændstoffer kan bevæge sig ud over forskningsfasen.
Læs mere:
Se på den "støjsvage" drone med en ny generation af ionfremdrift
Gamle trilobithanner spændte hunnerne på under parringen
Rusland og USA har dommedagsfly: hvordan og hvor de vil flyve i tilfælde af verdens ende