國(guó)際空間站 (ISS) 是一個(gè)獨(dú)特的研究試驗(yàn)平臺(tái)。
一個(gè)將受益于 ISS 微重力的項(xiàng)目正在由一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)，其中包括路易斯維爾大學(xué) JB Speed 工程學(xué)院副教授 Stuart Williams 博士。該團(tuán)隊(duì)將研究將微粒保持在懸浮狀態(tài)的方法——LabSmith uProcess 微流體組件和同步視頻顯微鏡將成為實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵部分。
研究微重力條件下的粒子
缺乏顯著 zeta 電位的微粒往往會(huì)聚集或結(jié)晶。然而，研究表明，帶電納米粒子可以充當(dāng)屏障，排斥電荷可忽略不計(jì)的微粒。挑戰(zhàn)在于，這種弱相互作用在正常重力條件下很難研究，因?yàn)槲⒘Ｍ鶗?huì)過快地從懸浮液中掉落，無法進(jìn)行研究。
在國(guó)際空間站進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的挑戰(zhàn)
國(guó)際空間站為研究膠體提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)，因?yàn)樵谖⒅亓Νh(huán)境下，粒子可以懸浮更長(zhǎng)時(shí)間。盡管納米粒子太小，無法在顯微鏡下看到，但微粒可以保持懸浮狀態(tài)并被觀察，因此可以推斷出相互作用。
然而，國(guó)際空間站帶來了一系列挑戰(zhàn)。任何實(shí)驗(yàn)都須遵守狹小的空間和功率限制，并且須能夠在間歇性的互聯(lián)網(wǎng)連接下運(yùn)行。宇航員的時(shí)間非常寶貴，因此研究人員通常不能要求宇航員做更多的事情，而只是安裝實(shí)驗(yàn)或簡(jiǎn)單地打開實(shí)驗(yàn)。
LabSmith 產(chǎn)品滿足各種需求
LabSmith uProcess 組件使 Williams 的團(tuán)隊(duì)能夠開發(fā)滿足這些不同需求的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)將包括多個(gè) LabSmith 注射泵和自動(dòng)閥門，以及 SVM 倒置熒光顯微鏡。Williams 表示，這些組件非常緊湊，耗電量小。由于這些設(shè)備由一個(gè)強(qiáng)大的通用平臺(tái)控制，因此可以從地面操作實(shí)驗(yàn)的所有方面。“想象一下，我們?cè)噲D構(gòu)建一些東西，與外部設(shè)備集成，順便說一句，還要自動(dòng)化和控制這一切，”Williams 說。“uProcess 系統(tǒng)負(fù)責(zé)工程設(shè)計(jì)方面，讓我們專注于科學(xué)。”
在項(xiàng)目期間，地面團(tuán)隊(duì)將啟動(dòng)控制流體流動(dòng)和操縱電場(chǎng)的程序。每個(gè)程序都須能夠自行啟動(dòng)和停止，因?yàn)楫?dāng)國(guó)際空間站繞地球旋轉(zhuǎn)時(shí)，數(shù)據(jù)連接經(jīng)常會(huì)丟失。將包括冗余注射泵和閥門，以提供高可靠性，即使在狹窄的空間限制內(nèi)也是如此。
通過這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)希望開發(fā)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以更好地描述帶電納米粒子與微粒的相互作用。他們還希望，通過操縱電場(chǎng)，他們可能能夠在一定程度上控制粒子的組裝方式。
像威廉姆斯博士和他的團(tuán)隊(duì)這樣的研究將為未來在一系列領(lǐng)域的研究鋪平道路。LabSmith 很自豪能夠幫助他們將太空研究變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
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