Eutektisten seosten jähmettyminen mikrogravitaatiossa

Jokaisen lennolle osallistuvan ryhmän täytyi suunnitella oma koe, jossa tutkitaan jotain ilmiötä painottomuudessa.

Aikoinaan mietimme kahta erilaista koevaihtoehtoa: Joko tutkia painottomuudessa tuotetun kiderakenteen laatua tai sitten erilaisten nesteiden käyttäytymistä.

Näin jälkeenpäin ajatellen on hyvä, että päädyimme jälkimmäiseen, sillä jokaisella nesteitä käsittelevällä kokeella oli ongelmia tiiveyden kanssa Novespacen turvatarkastuksissa. Lisäksi meille jäi konkreettisia näytteitä kokeesta eikä pelkästään videomateriaalia ja havaintoja. Kolmas hyvä puoli kokeessa oli sen vaivattomuus: painottomuuden aikana ei tarvinnut tehdä muuta kuin kytkeä virta ajoissa pois.

Kyselimme ensin TTKK:n Fysiikan laitokselta muutamalta henkilöltä neuvoa ja he ohjasivat meidät Materiaaliopin laitokselle. Siellä professori Veli-Tapani Kuokkala innostui projektista ja kehittelimme yhdessä idean eutektisten seosten tutkimisesta. Eutektisen seoksen valitsimme siksi, että siinä komponentit jähmettyvät samaan aikaan ja lisäksi sulamispiste on alhaisin mahdollinen. Materiaalina käytimme tavallista juotostinaa sekä myös lyijytöntä juotetta. Näytteen täytyi olla todella pieni, jotta se ehtisi jähmettyä parissakymmenessä sekunnissa.

Laitteiston tekemisessä saimme apua TTKK:n Protopajalta elektroniikkakomponenteissa sekä Materiaaliopin pajalta työstämisessä. Itse teimme myös paljon työtä laitteiston eteen.

         

Näytteen lähtökohtana meillä oli sulake. Keskellä oleva lanka kuumentaa siihen kosketuksessa olevan metallipallon, joka sulaa nopeasti. Tarvittava virta tähän käyttämällämme 0.8 mm:n teräslangalla oli noin 15 ampeeria. Tämä vaati paljon virtalähteeltä, sillä se ei saanut ylikuumentua. Ensimmäinen virtalähteemme sanoikin käyttösopimuksensa irti kokeilussa heinäkuussa. Telineet näytteille saatiin auton sulakkeenpitimistä. Kriittinen kohta oli myös näyteputkiloa ympäröivä lasi, joka muutaman kerran meiltä meni rikki näytteen vaihtoa harjoiteltaessa. Näytteen piti olla telineessä hyvin kiinni, että virta kulkisi kunnolla ja toisaalta se piti saada irti rikkomatta lasia. Tähän kehitettiinkin erikoisvalmisteiset pihdit, jotka tukivat näytettä molemmista päistä.

Näytteitä meillä oli runsaasti, yli sata ja jokaisen tekemiseen meni oma aikansa. Vielä edellisellä viikolla ennen Ranskaan lähtöä niitä askarreltiin urakalla.

         

Näytteiden vaihtaminen suoritettiin kokeessa paraabelihyppyjen välillä. Kaksi minuuttia riitti juuri ja juuri tähän. Olimme numeroineet näytteet ja pidimme kirjaa siitä, miten sulatus milloinkin näytti onnistuvan. Normaalioloissa maanpinnalla valmistimme sitten täysin samanlaisissa oloissa gravitaatiota lukuunottamatta referenssinäytteet, joita voitiin analyysissä verrata.

Video: Näytteen sulaminen ja jähmettyminen.

Alustavat analyysitulokset löytyvät Täältä.

Kokeemme sisältö lyhyesti löytyy Täältä.