Herstellung fluoreszierender Polystyrol-Latexkugeln für fortgeschrittene Partikelbild-Velozimetrie

Polymere Partikel werden umfangreich zur Bestrahlung von Luftströmen in Windkanälen sowie für biologische und histologische Färbungen verwendet. Für Windkanalanwendungen wird häufig Partikelbild-Velozimetrie (PIV) eingesetzt, um die Wechselwirkung verschiedener Modelle und Oberflächen mit umgebenden Luftströmen zu bestimmen. Messungen nahe der Wand sind besonders relevant und leider äußerst anspruchsvoll aufgrund des hohen Hintergrundrauschens durch Reflexion des einfallenden Lichts an der Oberfläche des untersuchten Modells. Daher ist die Fähigkeit, den Luftstrom mit einem Material zu bestrahlen, das die Strömungseigenschaften genau abbildet (d. h. minimales Partikel-Lag) – und gleichzeitig Nahwand-Messungen mit verbesserter Signal-Rausch-Verhältnis ermöglicht – für Windkanalforscher von großem Interesse.

Obwohl Polystyrol-Mikrokugeln oft das Bestrahlungsmaterial der Wahl für Unterschall-Strömungsstudien sind, bieten diese Materialien keinen Vorteil für Nahwand-Messungen im Vergleich zu anderen State-of-the-Art-Bestrahlungsmaterialien. Daher entwickelten NASA-Wissenschaftler in dieser Innovation ein Verfahren zur Erzeugung farbstoffdotierter Polystyrol-Mikrokugeln unter Verwendung neuartiger synthetischer Ansätze.

Die neuartigen Merkmale dieser Erfindung sind die Nützlichkeit spezifischer chemischer Funktionalitäten, monomerer Spezies, Umgebungszusätze (Puffer) und Polyelektrolyte, um die Einbindung von Farbstoffmoleküle in die sich entwickelnden Polystyrol-Mikrokugeln zu fördern und gleichzeitig die spektralen Eigenschaften des Farbstoffs relativ zur pH-Abhängigkeit zu kontrollieren.

Diese Partikel werden große Nützlichkeit für Windkanalmessungen nahe der Wand haben, wo State-of-the-Art-Bestrahlungsmaterialien keine Daten sammeln können. Zudem eröffnen die eingebauten Farbstoffe weitere Möglichkeiten der Datenerfassung, einschließlich Temperatur und Druck der Luftströme und Windkanalbereiche. Ebenso kann die Fähigkeit, die von diesen farbstoffdotierten Polystyrol-Mikrokugeln gesammelten Daten selektiv zu filtern, weitere Anwendungen haben, einschließlich der direkten Visualisierung der Vermischung von zwei oder mehr Fluidströmen.

Die NASA sucht aktiv Lizenznehmer zur Kommerzialisierung dieser Technologie. Bitte kontaktieren Sie die NASA-Lizenzierungsstelle unter dieser E-Mail-Adresse (JavaScript erforderlich) oder rufen Sie an unter 202-358-7432, um Lizenzgespräche zu beginnen. Folgen Sie diesem Link  für weitere Informationen.