Материал подготовила Ирина Разуваева
Оптические исследования коллоидных растоворов в космосе (PCS) проводятся на МКС. В эксперименте исследуются физические свойства коллоидов путем изучения трех различных коллоидных систем. Это необходимо для понимания того, как растут и ведут себя коллоиды, и для того, чтобы научиться управлять их ростом для создания новых материалов в дальнейшем.
Эксперимент посвящен росту и поведению трех различных классов коллоидных смесей мельчайших искусственных частиц: полиметилметакрилат (ПММА), или оксид кремния, или полистирол; исследуются образцы бинарных коллоидных кристаллических сплавов, образцы коллоидно-полимерных смесей и образцы коллоидных гелей. Бинарные коллоидные кристаллические сплавы представляют собой дисперсии частиц двух различных размеров в стабилизирующей жидкости.
Коллоид представляет собой систему мелких частиц, взвешенных в жидкости. Такие разнообразные системы как аэрозоли, пены, краски, пигменты, косметика, молоко, заправки для салатов, а также биологические клетки являются общими примерами коллоидных систем или суспензий. Хотя эти продукты регулярно производятся и используются, ученым до сих пор есть, что узнавать о базовых свойствах коллоидных систем, эти знания могут привести к усовершенствованию обработки и изготовления повседневных продуктов. Кроме того, более глубокое понимание свойств коллоидов может позволяет ученым манипулировать физическими структурами коллоидов для производства совершенно новых материалов и изделий; этот процесс называется "коллоидный инжиниринг".
Коллоидно-полимерные смеси - это растворы монодисперсных частиц, смешанные с неадсорбирующим полимером в стабилизирующей жидкости, где поведение фазы (твердое тело, жидкость и газ) контролируется концентрацией полимера. В состав коллоидных гелей входят водные растворы частиц (в данном случае, агрегированные на орбите с раствором соли), формирующие фрактальные структуры.
Космический эксперимент был задуман Дэвидом Вейцом из Гарвардского университета и Питером Пьюзи из университета Эдинбурга. Исследованием руководит Майк Доэрти из научного отдела микрогравитации в исследовательском центре «NASA Glenn» .
Испытательная секция представляет собой герметичную сборку корпусов, где находится все диагностические компоненты и восемь коллоидных образцов во вращающейся «карусели». Конструкция прибора PCS приведена на рисуке.
На поворотной турели ("карусели") размещены образцы, которые при повороте карусели попадает поочередно в три диагностические станции. Две из станций служат для визуального изображения: одна - для полного вида образца, а другая - для увеличенного. Третья станция предназначена для диагностики рассеянного лазерного света. Образцы рассеивают свет с разной интенсивностью и под разным углом из-за различных типов и размеров структур. Чтобы наблюдать рассеяние света и визуальное изображение, образцы помещаются в специальные стеклянные оптические ячейки, которые обеспечивают малые углы рассеяния для детектирования брэгговского рассеяния с помощью цифровых видеокамер, а также динамического и статического рассеяния света с помощью лавинных фотодиодов (APD).