Es gibt eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten für Nanomaterialien im Raum. Zum Beispiel, Aluminium oder Boroxid Nanopulver, die mit dünnen Polymer-Folien (Dicke zwischen 20 und 300 nm) beschichtet sind, um eine Agglomeration zu verhindern, kann als Festtreibstoffen in Raketentriebwerke genutzt werden. Aufgrund ihrer vergrößerten Oberfläche, erstellen Sie die Nanopulver mehr Schub in Feststoffraketen. Die Agglomeration der Teilchen kann durch Polymer-Beschichtungen und Zugabe eines Stabilisators, die verbessert auch die Handhabung der Materialien vermieden werden. Wie Nanopulver verbessern können Power Systems und der Umwelt helfen Auch für flüssiges Treibmittel Raketen, kann eine erhöhte Leistungsdichte durch Zugabe von Nanopulver auf Kohlenwasserstoff-Kraftstoffe gewonnen werden. Suspended in organischen Lösungsmitteln, können Nanopulver auch für bi-Antriebssystemen (zB Ethanol / LOX, die eine umweltfreundlichere Lösung als Hydrazin / N 2 O 4 ist) verwendet werden. Solche Nanopulver werden im Rahmen eines SBIR-Programm der NASA in Zusammenarbeit mit verschiedenen Unternehmen der Nanotechnologie (DWA Aluminium Composites, Argonide, Sigma Technologies etc.) und Luft-und Raumfahrtunternehmen entwickelt. Aerogele im Weltraum eingesetzt Aerogele, die aus einem hochporösen 3D-Netzwerk von Nanopartikeln bestehen, bieten die Vorteile einer hohen inneren Oberfläche sowie eine geringe Dichte und sind daher gut für Anwendungen, zB als Elektrodenmaterial für eine verbesserte Kondensatoren und Batterien, oder als thermische Isolationsmaterial. Aerogele können aus verschiedenen Materialien, wie zB Silikate oder Carbon gefertigt werden. Im Weltraum sind Aerogele bereits als thermische Isolation Material in die Mars-Rover der Pathfinder-Mission, als auch als Teilchen Sammler in der NASA Stardust-Mission eingesetzt. Ein Nachteil des herkömmlichen Aerogele ist ihre Sprödigkeit und geringe mechanische Stabilität. Die jüngsten Entwicklungen zeigen jedoch, dass die mechanischen Eigenschaften der Aerogele deutlich kann durch Verwendung von anorganischen und organischen Material-Kombinationen (zB Silikat / Polyurethan) erheblich verbessert werden. Daher wird in der Zukunft können Aerogele finden Anwendungen wie hohe Festigkeit, ultra-leichte Struktur Material im Raum. Potenzielle Industry Applications für Hard-und Soft Magnetic Nanomaterialien Magnetic Nanokomposite bestehen aus nanoskaligen magnetischen Kristallite in einer amorphen oder kristallinen Matrix (zB Polymere oder Silikate). Beide weichen und harten magnetischen (low resp. Hohe Koerzitivfeldstärke) Nanomaterialien erzielt werden kann. Weichmagnetische Materialien eignen sich für Transformatoren und Drosseln in elektronischen Bauteilen, während harte magnetische Materialien Anwendungsmöglichkeiten besitzen in Energiespeicherung, Datenspeicher-und Sensortechnik. Mit nanostrukturierten Materialien, können physikalische Parameter wie Koerzitivfeldstärke gezielt eingestellt werden, und eröffnet damit neue Anwendungen. Beispiele für magnetische Nanokomposite sind Polymere oder SiO 2 beschichteten Cobalt-Nanopartikeln, die wirtschaftlich über einen nasschemischen Verfahren hergestellt werden können. Diese Nanokomposite weisen eine höhere Durchlässigkeit, Curie-Temperatur und elektrischen Widerstand als herkömmliche Ferrit-Materialien durch Quanten-Kopplung Effekte zwischen benachbarten Nanopartikeln. Ein weiteres Beispiel ist Polyimid-beschichteten Fe-Nanopartikel, die durch Verpressen von nanoskaligen Eisenpulver hergestellt werden und kann Polyimid und besitzen TMR (Tunneling Magneto Resistance) Eigenschaften. Vorteile der Verwendung von Magnetic Nanocomposites Die Vorteile der Thesen Verbundwerkstoffe sind eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen des magnetischen Feldes und eine höhere Temperaturbeständigkeit, die für die Entwicklung von miniaturisierten und energiesparende Mikrowellenantennen, Induktivitäten, Sensoren oder Datenspeicher für die Raumfahrt verwendet werden könnten zu erkennen. Derzeit verschiedenen Forschungsprojekten im Rahmen des (Small Business Innovation Research) SBIR-Programm der NASA und auch ein gemeinsames Projekt des BMBF in diesem Zusammenhang bestehen. "Intelligente" Nanomaterialien, die Sensing Eigenschaften haben Derzeit ist ein noch recht visionären Anwendung der molekularen Nanotechnologie die Herstellung von "intelligenten" Materialien mit inhärenten Eigenschaften in der Gassensorik, programmierbaren optischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften oder sogar selbstheilende Eigenschaften. Erste Ansätze in diese Richtung wurden realisiert, z. B. in Form von Nanokompositen, bestehend aus konjugierten Polymeren in einer nanostrukturierten Silikat-Matrix, die die Farbe ändert sich mit Bezug auf mechanische, chemische oder thermische Belastung. Applied als Beschichtungen für Baustoffe, mechanische oder Korrosionsschäden sowie kritische Veränderungen der Temperatur könnte zeitnah und wirtschaftlich erkannt werden. Biomimetische Materialien, die molekulare Nanotechnologie nutzen, um Self-Organisation zu erreichen, Self-Healing und Self-Replikation Langfristige und visionäre nanotechnologische Konzeptionen, jedoch weit über diese ersten Ansätze gehen. Dies gilt insbesondere für die Entwicklung von biomimetischen Materialien mit der Fähigkeit der Selbstorganisation, Selbstheilung und Selbst-Replikation mittels der molekularen Nanotechnologie. Ein Ziel ist dabei die Kombination von synthetischen und biologischen Materialien, Architekturen und Systeme, bzw. die Nachahmung biologischer Prozesse für technologische Anwendungen. Dieses Feld der Nanobiotechnologie ist zur Zeit noch im Zustand der Grundlagenforschung, sondern gilt als eine der vielversprechendsten Forschungsfelder für die Zukunft angesehen. NASA-Forschung an Nanomaterialien am Institut für biologisch inspirierter Materialien Aufgrund der postulierten hohen Innovationspotenzial für Raumfahrttechnik, investiert die NASA einen wesentlichen Teil seiner Nanotechnologie Budget in diesem Bereich der Grundlagenforschung. Zum Beispiel stellt die NASA derzeit das Institut für biologisch inspirierter Materialien, mit unterschiedlichen universitären Forschungseinrichtungen, wie zB Princeton Universität als Teilnehmer. Dieses Institut wird für einen Zeitraum von 10 Jahren mit jährlich 3.000.000 $ finanziert, und ihre Hauptaufgabe ist es, grundlegende Erfindungen auf die Entwicklung von Materialien zu übertragen mit außergewöhnlichen mechanischen und selbstheilenden Eigenschaften, wie die von einigen biologischen Materialien wie Muscheln oder Knochen. |