Eesti nanokattematerjalid on valmis kasutamiseks kosmoselendudel

 (3)
Eesti nanokattematerjalid on valmis kasutamiseks kosmoselendudel
Tartu Ülikooli füüsika instituudi teadurite poolt patenteeritud meetodiga kaetud alumiiniumtraadi katserakis Estcube-2 satelliidi pardal. Illustratsioon: Estcube-2 meeskond.

Eestis välja töötatud meetod metallide katmiseks õhukese nanoosakeste kihiga rajab teed tehnoloogia pikemale elueale avakosmoses.

Vahendab Eesti kosmoseveeb

Materjaliteadus on olemuselt üks enim teadmiste- ja ressursimahukamaid teadusvaldkondi üldse. Selleks, et maailmatasemel välja paista, on tarvis innukaid ja motiveeritud teadlasi, kaasaegset teadusaparatuuri, häid valdkonna teadmisi, kogemusi ning eelkõige kannatust.

Tundub, et kõik eelnevalt loetletud faktorid on suurel määral Tartu Ülikooli Füüsika Instituudis olemas, kuna muidu ei oleks uudse meetodi kaudu sündinud leiutist, mis võimaldab alumiinimusulamitest detaile õhukese kaitsekihiga katta nõnda, et karmid keskkonnaolud selle pindadele soovimatut mõju ei avaldaks.

Eesti teadlaste, professor Väino Sammelselja ja doktorantide Lauri Aariku ning Maido Merisalu 2012. aastal sisse antud patendiavaldus just sellist meetodit kirjeldab ning leiutise üks sobivamaid kasutusvaldkondi ongi just kosmosetööstus, kus seadmeid on vaja kaitsta suurte temperatuurikõikumiste, kiirguse jt vaenulike mõjude eest.

Seotud lood:

Et seda tehnoloogiat hakkaksid oma missioonidel kasutama kosmosetööstuse firmad ja agentuurid, on tarvis täpselt teada, kuidas see avakosmoses käitub. Estcube'i satelliidimeeskond on otsustanud selle tehnoloogia oma satelliidi pardale katsetamiseks võtta. Allolevalt pildilt on näha üks kahest katserakisest, millest ühe ümber keritakse tavaline alumiinimutraat ning teise ümber samasugune traat, mis on töödeldud spetsiaalsete pinnakattemeetoditega. Satelliidi pardal mõõdetakse korduvalt mõlema traadi takistust ning võrreldakse tulemusi aegreal.

Takistuste vahe näitab traadi ristlõike pindala kahanemise aja jooksul, millest saab omakorda järeldada pindmise kihi korrosioonikihi sügavuse ning tõestada meetodi tõhusust kosmosekeskkonna tingimustes.

Uudse pinnatöötlusmeetodi järgi anodeeritakse materjali pind esmalt õhukese oksiid-hüdroksiidi kihiga ning seejärel sadestatakse sellele gaasikeskkonnas aatomkihtsadestusmeetodi abil teine kiht, mis võib olla näiteks oksiid, nitriid, karbiid vms. Teine kiht võib koosneda ka nende segust laminaatide, orgaaniliste või anorgaaniliste polümeeride, metallide või keraamiliste materjalidega, mis annavad pinnale soovitud vastupidavuse. Nõnda saab valmistada erinevaid kahestruktuurseid kattematerjale, mille esmane kiht on reeglina alla 100 nanomeetri ja kogupaksus jääb alla ühe mikromeetri.

Korrosioonikindlate ning keemiliselt passiivsete kattematerjalide rakendusvaldkondadeks sobivad peale kosmose veel lennukitööstus, autotööstus, toiduainetööstus ja meditsiinitööstus. Meditsiini- ja toiduainetööstuses sobivad kattematerjalid kasutamiseks erinevate instrumentide ja seadmete pinnakatetes.

Hoolikalt pinnale kaetud materjal ei kahjusta aluspinda, on vastupidav nii keemilisele kui mehaanilisele aktiivsusele, nakkav ning samas piisvalt elastne, et mitte muljumisel maha kooruda. Nimematud omadused tulenevad paljuski asjaolust, et kattekihi esmane kiht on alusmaterjaliga keemiliselt seotud, moodustades ideaalse nakkuvuse. Teise kihi valikuga antakse materjalile soovitud vastupidavuslikud omadused.

Kui ESTCube-2 satelliidimissioon aitab uudsele kattematerjalile kiiremini kosmosetööstuses rakendust leida, jääb üle vaid loota, et väärt materjali võtavad kiiresti kasutusse ka maised tööstusharud, integreerides nõnda Eesti teadussaavutusi üha enam rahvusvahelise ettevõtlusega.

Loe veel

Samas ei ole siinkirjeldatud leiutis ainus, mis Eesti ülikoolide portfellist ettevõtjatele huvi võiks pakkuda. Sama pikalt võiks rääkida ka näiteks TTÜ materjaliteduste saavutustest, olgu selleks kasvõi painduvate päikesepaneelide materjal, mis on jõudnud juba spin-off faasi ning mida arendab edasi ettevõtte Crystalsol.

Seda, kas Eesti ülikoolide patendiprofellis leidub midagi Eesti ettevõtjale kasulikku, oleks firmajuhil või oma valdkonna asjatundjal kindlasti põnev teada saada, kuid tihti valdab ettevõtjaid palju pakilisem küsimus - kuidas lahendada kiiresti ära mõni olemasolev uurimisprobleem. Äärmiselt mõttekas on selles osas konsulteerida Eesti ülikoolidega ning kaasata nende teadmisi ja võimekust ning moodsat seadmeparki.

Mõlemale küsimusele annab kiire vastuse just selleks otstarbeks kuue Eesti ülikooli poolt ettevõtetele loodud ühine koostööportaal ADAPTER, mille kaudu saab konkreetseid päringuid esitada ning saada esmase vastuse oma küsimusele juba 5 tööpäeva jooksul.

Allikad:

https://www.google.com/patents/WO2014102758A1?cl=en

https://www.researchgate.net/publication/308054281_ESTCube-2_mission_analysis_plasma_brake_experiment_for_deorbiting

https://www.etis.ee/Portal/Persons/Display/971c7f66-36b3-432e-9839-4f8553083262

https://www.etis.ee/Portal/Persons/Display/e1b9d022-34b6-41b0-ac3b-33c0454047d1

https://www.etis.ee/Portal/Persons/Display/eec4781b-a38a-4e82-8f25-a505311db39f

http://garage48.org/blog/the-winner-of-garage48-spacetech-2016-hackathon-developed-protection-against-corrosion-in-space

http://www.fi.ut.ee/et/materjaliteadus

https://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_layer_deposition