亚利桑那州立大学IRA A A.富尔顿工程学院的化学工程助理教授MatthewD.Green希望帮助太空旅行者呼吸更轻松。
宇航员在太空旅行时像在地球上一样吸入氧气和呼出二氧化碳。但在地球表面,呼出的二氧化碳被植物吸收。太空的绿色明显减少了,需要防止有毒气体的积聚。
当人类在密封的环境中呼出二氧化碳,如太空舱时,氧气含量下降,而二氧化碳含量上升。
职业安全与健康管理局认为,任何氧气含量低于19.5%的大气都是缺氧的,会立即对人类的生命和健康造成危害。在封闭的环境中,如果不吸收不断上升的二氧化碳,氧气含量可能会非常低。如此低的氧气水平会导致头晕、困惑和头痛等症状。在这些环境中,高浓度的二氧化碳会危及生命。
格林正致力于开发高效、低维护的二氧化碳去除系统,这对于低地球轨道以外的人类太空任务至关重要。他最近从美国国家航空航天局获得了早期职业教师奖,这是该机构空间技术研究资助项目的一部分。
目前,二氧化碳是用二氧化硅和/或沸石制成的固体吸附剂去除的。这些材料不可靠,需要经常维护。此外,它们还可能形成灰尘,这对机组人员是一种健康危害。离子液体因其包含在二氧化碳去除组件中而受到关注。这些熔盐具有独特的特性,包括极低的挥发性或高稳定性。然而,空间中的液体往往会漂走,使离子液体的使用成为问题。
格林说:“在微重力环境下,液体必须在聚合物基质中得到稳定的支撑。”因此,本项目的重点将是设计新的支撑聚合物,将聚合物加工成大面积的膜,将其装入二氧化碳选择性离子液体,并对其性能进行工程设计,以改善微重力环境下的二氧化碳去除。”
格林预计该项目将分为两个阶段:被动捕获空气中的二氧化碳和持续去除二氧化碳。
在第一阶段,聚合物将被集成到生命支持系统中,就像你在家里或车里发现的过滤器一样。在表面上,聚合物看起来像一个空气过滤器或一块棉花;但是,如果仔细观察,你会发现离子液体浸泡在聚合物中,就像湿布一样,不会因为低挥发性而变干。
格林说:“我们过滤器的纤维将含有一种离子液体(熔盐),它可以选择性地吸收二氧化碳。”因此,当空气通过过滤器时,它会去除二氧化碳。经过一段时间后,必须排放过滤器中的二氧化碳,以使满容量过滤器再生。”
格林对聚合物的研究影响了几个领域,包括消费品、包装、纺织品、食品添加剂、性能材料和薄膜。
在他的化学工程分支学科中,格林正在创造一个多学科的研究经验。格林对聚合物的研究通常从合成到设备制造和测试。他从小分子构建块开始,制造出一种聚合物,并将其转化为有形的东西。
这项工作满足了格林希望通过他的研究对有趣的问题寻求有意义的答案的愿望。
格林说:“我天生很好奇,我也会努力提高我遇到的材料或工艺的效率或性能。”我真的相信聚合物技术可以为当今一些最大的工程挑战提供解决方案,例如可持续获得清洁水和不断上升的二氧化碳浓度。所以,这是我问的一些问题,也是我寻求答案的问题。


金万城娱乐 www.tcdnwx.com

上一篇:金万城:内阁批准了载人航天“加加尼亚计划”    下一篇:金万城:中国发射通信技术试验卫星