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麻省理工:3D打印纳米卫星推进器 可从离子液体中产生纯离子

3D打印 MIT 离子流
发布:2021-03-02 10:52:02     来源:东方财富网


 

3D打印推进器可以释放出纯净的离子流,对于微型卫星来说,这可能是一种低成本、极其高效的推进源。

由麻省理工学院(MIT)的研究人员发明的纳米卫星推进器,是第一个完全增材制造的、结合了3D打印和氧化锌纳米线的水热生长(hydrothermal growth)。这也是第一个从用于产生推进力的离子液体中产生纯离子的推进器。

麻省理工学院微系统技术实验室(MTL)的首席研究科学家路易斯(Luis Fernando Velásquez-García)说,纯离子使推进器比类似的最先进的设备更有效,在单位推进剂流量下提供更多的推力。



研究人员的3D打印推力器(如图)具有锥形离子发射器,可为它们提供推进的途径。图片来自麻省理工学院。

这个大约一毛钱大小的装置所提供的推力非常小。这种力可以用几十微米牛顿来衡量,一个推力大约相当于汉堡面包里一颗芝麻重量的一半。但在无摩擦的轨道环境中,立方体卫星或类似的小型卫星可以利用这些微小的推力来加速或精确控制机动。

Velásquez-García表示,增材制造的优势为卫星供电提供了新的低成本可能性。“如果你想认真地为太空开发高性能硬件,你真的需要优化形状、材料,以及构成这些系统的一切。3D打印可以帮助解决所有这些问题。”

Velásquez-García和MTL博士后Dulce Viridiana Melo Máximo在《Additive Manufacturing》杂志的2020年12月刊上描述了这种推进器。这项工作是由MIT-Tecnológico de Monterrey纳米科学和纳米技术项目和麻省理工学院葡萄牙项目赞助的。

这种微型推进器以电流体动力运行,产生一股加速的带电粒子喷雾,这些粒子被发射出来,产生推进力。这些粒子来自一种叫做离子液体(ionic liquid)的液体盐。

在麻省理工学院的设计中,3D打印的推进器内部有一个离子液体的储存器,以及一个微型发射器锥体的蜂窝,锥体表面涂有水热生长的氧化锌纳米线。纳米线作为芯,将液体从储液器输送到发射器尖端。通过在发射器和3D打印的提取电极之间施加电压,带电粒子就会从发射器尖端喷射出来。

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