Slimme oppervlakken testen in gewichtloosheid Het was intens en soms bijna onwerkelijk

Volgens Davoud was de belangrijkste motivatie achter de campagne om verder te gaan dan simulaties en te observeren hoe ontworpen microstructuren zich gedragen in realistische, dynamische omstandigheden. Hoewel het team zijn 3D-geprinte nikkel-titanium (NiTi)-micropilaren op de grond uitgebreid had ontworpen en gemodelleerd, legt hij uit: "Het is één ding om gedrag onder gecontroleerde omstandigheden te voorspellen, maar een totaal andere uitdaging om te zien hoe deze systemen reageren wanneer de zwaartekracht voortdurend verandert." De paraboolvlucht bood een unieke kans om de structuren binnen enkele seconden bloot te stellen aan afwisselende fasen van microzwaartekracht, hyperzwaartekracht en normale zwaartekracht.

De micropilaren zijn ontworpen als functionele ‘slimme huiden’: oppervlakken met een microstructuur die kunnen reageren op externe prikkels. Davoud licht toe dat deze op NiTi-gebaseerde structuren reageren op aangelegde elektrische velden, waardoor het mogelijk wordt om het gedrag van vloeistoffen aan het oppervlak actief te sturen. Tijdens de vlucht richtte het team zich op experimenten met koken in stilstaande vloeistof (pool boiling). Daarbij onderzochten de onderzoekers hoe bellen ontstaan, groeien en loskomen onder verschillende niveaus van zwaartekracht. "Koken wordt sterk beïnvloed door zwaartekracht,’ aldus Davoud. ‘In microzwaartekracht verandert het ontbreken van opwaartse kracht fundamenteel de manier waarop warmte wordt overgedragen."

Een belangrijk doel van het onderzoek was om te begrijpen of elektrische velden deze zwaartekrachtafhankelijke effecten kunnen compenseren. Door gecontroleerde elektrische velden toe te passen op de oppervlakken met micropilaren onderzochten de onderzoekers nieuwe manieren om vloeistofdynamica te beïnvloeden en de prestaties van warmteoverdracht te verbeteren, zelfs wanneer natuurlijke convectie ontbreekt. De combinatie van additieve productie, warmteoverdracht tijdens faseverandering, variabele zwaartekracht en elektrische veldactivering maakt deze onderzoeksopzet bijzonder.

Davoud omschrijft de experimenten als zowel technisch uitdagend als bijzonder indrukwekkend. De snel veranderende zwaartekrachtomstandigheden vereisten nauwkeurige coördinatie en timing, omdat iedere fase van microzwaartekracht slechts enkele seconden duurde. "Het was intens en soms bijna onwerkelijk", blikt hij terug. "Je voert experimenten met hoge precisie uit terwijl je afwisselend te maken hebt met hyperzwaartekracht en gewichtloosheid. Dat vraagt het uiterste van zowel de apparatuur als het team." Hij benadrukt dat het succes van de campagne het resultaat was van een sterke samenwerking en omschrijft het als een echte #ZeroGravity-teamprestatie.

Naast de directe onderzoeksresultaten draagt dit onderzoek bij aan een bredere ontwikkeling van geavanceerde technologieën voor thermisch beheer in extreme omgevingen. Efficiënte warmteoverdracht blijft een belangrijke uitdaging in ruimtesystemen, waar traditionele mechanismen die afhankelijk zijn van zwaartekracht niet meer werken. Volgens Jafari kunnen slimme, responsieve oppervlakken zoals deze in de toekomst een belangrijke rol spelen in ruimtevaartuigen, hoogwaardige elektronica en energiesystemen die betrouwbare koeling vereisen onder onconventionele omstandigheden.

Het team sprak zijn waardering uit aan Novespace voor het faciliteren en uitvoeren van de Air Zero G-vlucht en het mogelijk maken van grensverleggend onderzoek in een unieke onderzoeksomgeving.

dr.ir. D. Jafari (Davoud) Universitair docent

+31534891423

 davoud.jafari@utwente.nl

Gebouw: Horst Complex W249

Persoonlijke pagina