Materialet kombinerer parafin med det brennbare, naturlig forekommende stoffet lecitin og en liten mengde kalsiumklorid. Målet er å løse en langvarig utfordring innen romfremdrift: å holde drivstoffet stabilt under lagring, samtidig som det kan strømme frem til motoren når det trengs.

Gelen er utviklet av forskere ved Concordia University. I en studie undersøkte Pranaj Mudaliar og Jerin John, førsteamanuensis ved universitetets avdeling for mekanisk, industriell og flyteknisk ingeniørfag, hvordan materialet reagerer på skjærkrefter, temperatur og tilsetning av etanol.

Resultatene er publisert i tidsskriftet Langmuir. De kan bidra til å håndtere problemer knyttet til både flytende og gelébaserte drivstoffer, blant annet at drivstoff beveger seg i tanken eller er vanskelig å pumpe inn i motoren. Siden materialet er gjennomsiktig, kan det også gjøre det mulig å observere hvordan drivstoffet beveger seg og brenner.

Skal kombinere egenskapene til væske og fast stoff

Flytende drivstoff kan bli ustabilt på grunn av sine fysiske egenskaper, mens gelébasert drivstoff kan være vanskelig å pumpe og forstøve. Forskerne utviklet derfor et materiale som skal kunne ha egenskaper fra begge kategorier: I ro holder det seg som et fast stoff, mens det blir flytende når det påvirkes av kraft eller varme.

Studien beskriver hvordan kalsiumklorid omdanner lecitin til lange, ormelignende strukturer som kalles miceller. Disse danner et nettverk som immobiliserer parafinen og skaper et materiale med egenskaper som forbindes både med væsker og faste stoffer.

Gelen har en tydelig skjærfortynnende egenskap. Når skjærhastigheten øker, synker viskositeten 100 ganger. Forskerne mener nettopp dette kan gjøre det enklere å lagre drivstoffet og føre det frem til motorene i raketter og satellitter.

Varme og etanol kan gjøre gelen flytende

I ro kan gelen potensielt redusere problemer forbundet med flytende drivstoff, som bevegelse i tanken og risiko for lekkasjer. Samtidig måtte forskerne finne ut hvordan materialet kunne omdannes til en flytende form for bruk i et fremdriftssystem.

Avhengig av gelens tetthet gikk den over i flytende tilstand ved temperaturer mellom 138 og 154 grader Fahrenheit. Det kan potensielt gi en måte å kontrollere drivstoffstrømmen på under fremdriftsoperasjoner.

Etanol hadde imidlertid en langt raskere effekt. Da etanol ble tilsatt, ble gelen nesten umiddelbart flytende fordi etanolen bryter ned micellenettverket som holder materialet i geléform.

Holdt seg stabil i mer enn ett år

Forskerne undersøkte også om materialet kunne beholde strukturen under lagring. Concordia University opplyser at prøver i forseglede beholdere holdt seg stabile i mer enn ett år.

Oscillasjonstester viste et elastisk, lineært viskoelastisk område ved deformasjon under én prosent. Dette knyttes til gelens evne til å lagres over lengre tid. Forskerne analyserte også belastning og deformasjon som kan føre til at gelstrukturen brytes ned.

Studien viste samlet hvordan materialet reagerer på mekanisk kraft, temperatur og kjemiske endringer. Hvor effektivt det er i faktiske fremdriftssystemer, må imidlertid fortsatt undersøkes.