O astronauta da NASA Ricky Arnold realiza manutenção no Módulo Experimental de Coloides Avançados localizado dentro do Módulo de Microscopia de Luz. Crédito:NASA
Se você acha que sua geléia de morango não tem relação com terremotos, pense de novo.
Uma nova investigação da Estação Espacial Internacional, Experimento de Coloide Avançado - Temperatura-10 (ACE-T-10), está usando as mudanças de temperatura para entender melhor como os colóides - ou 'sólidos desordenados' - envelhecem ou falham. A compreensão desse relaxamento de tensão em sólidos desordenados pode fornecer dicas sobre eventos sísmicos na Terra. Este experimento também pode beneficiar a futura exploração da Lua, Marte e além, fornecendo uma visão sobre o fracasso material.
Coloides são materiais onde nanopartículas ou pequenas gotículas de um material são dispersas em um fluido. Esses materiais macios são comuns na vida diária; exemplos são chantilly, geléia, amaciante de roupas, leite e água turva.
O ACE-T-10 estuda coloides nos quais a atração entre as nanopartículas fica mais forte com o aumento da temperatura. Enquanto estiver em temperatura ambiente, o colóide se comporta como um líquido. Quando a suspensão é aquecida acima de aproximadamente 40 ° C, as partículas rapidamente aderem umas às outras, formando uma rede rígida que pode sustentar seu próprio peso - um processo chamado gelificação.
O Módulo de Microscopia de Luz (LMM) permite novas pesquisas de fenômenos microscópicos na microgravidade, com a capacidade de adquirir e baixar imagens e vídeos digitais remotamente em vários níveis de ampliação em 3D usando microscopia confocal. Crédito:NASA
Isso é semelhante ao que acontece na têmpera do vidro. Contudo, a gelificação rápida produz tensões no material que progressivamente relaxam por meio de uma cascata de eventos de reestruturação semelhantes a 'micro-terremotos'. Os tremores secundários eventualmente induzem eventos de reestruturação maiores envolvendo todo o gel. Essas mudanças dramáticas na estrutura do gel podem ser previstas, pelo menos estatisticamente, porque eles são anunciados por um estágio "nervoso" observável. As imagens de microscopia confocal ACE-T-10 habilitadas pela estação espacial podem permitir aos cientistas destacar a ruptura desses fios de gel microscópicos que se espera estarem sob esses curiosos tremores.
"A temperatura desempenha um papel duplo nisso, "disse o investigador principal Roberto Piazza." É o fator que altera as interações entre as partículas, fazendo-os ficar juntos; ao mesmo tempo, é a força motriz que promove a reestruturação espontânea do gel. Na terra, Contudo, a gravidade atua como uma tensão adicional no material que pode influenciar a forma como o gel se reestrutura. Experimentos em microgravidade são obrigatórios para quantificar se a gravidade (peso do gel) desempenha um papel relevante ou não. ”
O laboratório da estação espacial também oferece outros benefícios. "O Módulo de Microscopia de Luz (LMM) da estação espacial no Rack Integrado de Fluidos permite que os cientistas controlem a temperatura do sistema e fornece uma estrutura 3-D do material, "disse Stefano Buzzaccaro, co-investigador para ACE-T-10. "Em colaboração com a Agência Espacial Europeia (ESA), estamos desenvolvendo uma configuração de espalhamento de luz que, em combinação com o LMM confocal, dá-nos tudo o que precisamos para tentar compreender o problema da gelificação. "
Semelhante aos colóides, a crosta terrestre também libera estresse por meio de terremotos. ACE-T-10 pode fornecer informações sobre os eventos que antecipam esses terremotos, permitindo que os cientistas forneçam melhores previsões de quando eles podem acontecer.
Um gel coloidal torna-se mais grosso quando sua temperatura aumenta. Crédito:Stefano Buzzaccaro, Soft Matter Lab no Politecnico di Milano
Também pode contribuir para previsões relacionadas à vida útil do produto e à falha de materiais estruturais em estradas e pontes.
"Isso é especialmente importante quando você está em Marte e precisa construir materiais usando a crosta marciana, "disse Buzzaccaro." Você pode encontrar um método para monitorar os danos do material que você usa e prever seu fracasso. "
Alimento para reflexão quando você fizer seu próximo sanduíche de colóide com manteiga de amendoim.
