Utilizzo dell’urea come superplasticizzante accessibile sulla luna per miscele di geopolimeri lunari

Il potenziale dell’urea come materiale da costruzione sulla luna

Nel recente utilizzo ” Utilizzo dell’urea come superplasticizzante accessibile sulla luna per miscele di geopolimeri lunari “, i ricercatori si riuniscono da tutto il mondo per esaminare materiali nuovi e insoliti per la costruzione lontano dalla terra; qui, stanno prendendo in considerazione lo sviluppo di geopolimeri per la fabbricazione di componenti sulla luna, con il minor numero possibile di essi da trasportare dalla Terra.

Mentre molti potrebbero essere sorpresi dal fatto che i ricercatori abbiano iniziato a studiare gli usi dell’urea, non è una scelta così rara come può sembrare il laico, soprattutto come una miscela chimica in grado di rompere i legami idrogeno e ridurre la viscosità, insieme al fatto che è disponibile ovunque gli umani dimorino. Questa è solo una delle tante sfide, tuttavia, poiché colonizzare la luna porta anche a problemi da affrontare:

Meteoriti

Vuoto
Radiazioni
Temperature e fluttuazioni estreme
Fare un viaggio sulla luna costa (secondo la NASA ) circa $ 10.000 solo per trasportare in orbita un chilo di materiale. Per ovvie ragioni, tutte le organizzazioni coinvolte incoraggiano lo sviluppo e l’uso di materiali creati nello spazio, se possibile. Mettere materiali di superficie lunari da usare in modo creativo è un obiettivo principale nello studio di tali viaggi, colonizzazione e costruzione, ma alla fine i ricercatori di solito scoprono che sono ancora necessari materiali di consumo pesanti.

“Poiché l’acqua è una risorsa di grande valore sulla superficie lunare e non è prontamente disponibile, è praticamente impossibile utilizzare materiali da costruzione con elevata domanda di acqua”, affermano i ricercatori. “I geopolimeri sono costituiti da silico-alluminati in una struttura tridimensionale da amorfa a semicristallina. I geopolimeri presentano prestazioni eccellenti come impostazione e indurimento rapidi controllabili, elevata resistenza a compressione, resistenza al gelo / disgelo, eccellente durabilità in ambiente solfato e resistenza superiore agli attacchi di acido e sale, elevata resistenza al fuoco e bassa conduttività termica, piccolo restringimento e adeguata protezione dalle radiazioni.

“L’utilizzo della regolite lunare e dei metalli alcalini come componenti dei compositi geopolimerici può quindi facilitare la costruzione lunare senza la necessità di portare materiali dalla Terra a costi estremi.”

Con l’ovvia mancanza di acqua nello spazio, i ricercatori si rendono conto che l’opzione migliore è l’aggiunta di un additivo o di un superplasticizzante, e uno che è già disponibile sulla luna. Se gli esseri umani sono disponibili, lo sono anche i rifiuti umani:

“L’urina umana contiene circa 9,3-23,3 g / L di urea”, affermano i ricercatori. “È noto che l’urea è in grado di rompere i legami idrogeno, riducendo così le viscosità di molte miscele acquose. È quindi ragionevole presumere che l’urea potrebbe funzionare come un superplasticizzante per ridurre la domanda di acqua dei geopolimeri. “

I ricercatori hanno usato un simulante regolite per questo studio.

Una delle maggiori sfide per il team durante questo studio è stata quella di mantenere la forma dei campioni dopo l’estrusione. Hanno scoperto che il campione con urea è stato in grado di mantenere una forma migliore. Tre diversi tipi di materiali sono stati valutati, tuttavia, con la miscela di controllo senza superfluidificante che si è dimostrata troppo rigida per la colata, risultando in strutture di fratture, insieme anche ai superplasticizzanti in policarbossilato. I superfluidificanti a base di urea e naftalene hanno dimostrato di essere calcinabili su stampi con superfici lisce, mantenendo la loro forma. Con l’aggiunta dell’urea al 3 percento, i ricercatori sono stati in grado di posticipare i tempi di presa. Il campione di urea ha anche mostrato un’elevata resistenza a compressione, insieme alla massima quantità di formazione di gel.

“L’urea complessiva presenta proprietà promettenti come superplasticizzante per la stampa 3D di geopolimeri lunari”, hanno concluso i ricercatori.

“Sono necessari ulteriori studi per valutare come questi geopolimeri della regolite lunare si comporteranno in condizioni lunari gravi, con un vuoto che può far evaporare i componenti volatili e forti sbalzi di temperatura che potrebbero causare la formazione di crepe. Dovrebbe essere valutata anche la capacità dei geopolimeri formati in queste condizioni di resistere al bombardamento di meteoriti e di proteggersi da alti livelli di radiazione. “