Naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie realizują eksperyment „MXene in LEO” w ramach polskiej misji kosmicznej IGNIS. Celem jest przetestowanie działania czujników opartych na nanomateriałach MXene w warunkach niskiej orbity okołoziemskiej (LEO). Start misji Ax-4, z udziałem polskiego astronauty projektu Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) dr. Sławosza Uznańskiego-Wiśniewskiego, planowany jest na 29 maja 2025 roku. Misja potrwa dwa tygodnie.
MXene – nowoczesny materiał dla technologii kosmicznych
MXeny to dwuwymiarowe nanomateriały odkryte w 2011 roku, składające się z węglików, azotków i węgloazotków metali przejściowych. Charakteryzują się wysoką przewodnością elektryczną, elastycznością mechaniczną oraz możliwością modyfikacji powierzchni, co czyni je atrakcyjnymi dla zastosowań w elektronice i czujnikach. W eksperymencie wykorzystano MXeny na bazie węglika tytanu (Ti₃C₂), które zespół AGH samodzielnie syntetyzuje .
Eksperyment składa się z dwóch części. Pierwsza polega na automatycznym badaniu stabilności czujników MXene umieszczonych na płytce PCB w specjalnej obudowie o wymiarach 13 × 9 × 6 cm. Po uruchomieniu, system będzie działał autonomicznie przez cały czas trwania misji, rejestrując dane dotyczące zachowania materiału w warunkach mikrograwitacji.
Opaski z czujnikami pulsu z celulozy bakteryjnej
Druga część eksperymentu obejmuje testowanie opasek na nadgarstek wykonanych z celulozy bakteryjnej, na których nadrukowano czujniki pulsu oparte na MXenach. Celuloza bakteryjna jest biokompatybilnym materiałem, który może stanowić alternatywę dla tworzyw sztucznych pochodzenia petrochemicznego. Czujniki wykorzystują zjawisko piezorezystywne – zmiany oporu elektrycznego materiału pod wpływem odkształceń mechanicznych, co pozwala na monitorowanie tętna użytkownika.
Rola astronauty w eksperymencie
Dr Sławosz Uznański-Wiśniewski będzie testował opaski, wykonując określone ruchy nadgarstkiem, takie jak zginanie czy obracanie. Celem jest ocena dokładności pomiarów pulsu w dynamicznych warunkach. Przewidziano 12 testów z użyciem sześciu opasek, każda będzie użyta dwukrotnie.
Jedną z zalet MXenów jest możliwość ich drukowania za pomocą technologii druku 3D, co jest istotne w kontekście długoterminowych misji kosmicznych. Zarówno czujniki, jak i opaski z celulozy bakteryjnej mogą być potencjalnie produkowane i naprawiane bezpośrednio na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, co zwiększa autonomię astronautów i obniża koszty misji .
Eksperyment „MXene in LEO” jest koordynowany przez dr. inż. Shreyasa Srivatsę. W skład zespołu z Wydziału Technologii Kosmicznych AGH wchodzą również: prof. dr hab. inż. Tadeusz Uhl, dr Agata Kołodziejczyk, dr inż. Krzysztof Grabowski, dr inż. Dagmara Stasiowska, dr Darukesha Baraduru Hirematada, mgr inż. Wojciech Guziewicz i mgr inż. Sławomir Rudawski. Projekt realizowany jest we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA), Axiom Space oraz Polską Agencją Kosmiczną (POLSA) .
Jeśli eksperyment zakończy się sukcesem, opaski z czujnikami MXene mogą znaleźć zastosowanie nie tylko w misjach kosmicznych, ale także w medycynie i telemedycynie na Ziemi. Elastyczne, biokompatybilne czujniki mogą służyć do monitorowania parametrów życiowych pacjentów w czasie rzeczywistym, otwierając nowe możliwości w diagnostyce i opiece zdrowotnej .
Źródła: AGH SpaceTech, Frontiers in Sensors, MDPI Micromachines, RSC Nanoscale, LinkedIn AGH SpaceTech / Fot. spacetech.agh.edu.pl
