El mundo aeroespacial se basa cada vez más en compuestos de polímeros reforzados con fibra de carbono para construir las estructuras de satélites, cohetes y aviones a reacción.
Pero la vida de esos materiales está limitada por la forma en que manejan el calor.
Un equipo de investigadores de la Facultad de Ingeniería FAMU-FSU del Instituto de Materiales de Alto Rendimiento de la Universidad Estatal de Florida está desarrollando un diseño para un escudo térmico que protege mejor esas máquinas extremadamente rápidas. Su trabajo se publicará en la edición de noviembre de Carbono
"En este momento, nuestros sistemas de vuelo se están volviendo cada vez más de alta velocidad, incluso entrando en sistemas hipersónicos, que son cinco veces la velocidad del sonido", dijo el profesor Richard Liang, director de HPMI. "Cuando tienes velocidades tan altas, hay más calor en una superficie. Por lo tanto, necesitamos un sistema de protección térmica mucho mejor ".
El equipo utilizó nanotubos de carbono, que son hexágonos unidos de átomos de carbono en forma de cilindro, para construir los escudos térmicos. Las láminas de esos nanotubos también se conocen como "papel bucky", un material con habilidades increíbles para conducir calor y electricidadese ha sido un foco de estudio en HPMI. Al sumergir el papel de bucky en una resina hecha de un compuesto llamado fenol, los investigadores pudieron crear un material liviano y flexible que también es lo suficientemente duradero como para proteger potencialmente el cuerpo de un cohete o chorropor el intenso calor que enfrenta mientras vuela.
Los protectores térmicos existentes a menudo son muy gruesos en comparación con la base que protegen, dijo Ayou Hao, miembro de la facultad de investigación de HPMI.
Este diseño permite a los ingenieros construir un escudo muy delgado, como una especie de piel que protege el avión y ayuda a sostener su estructura.
Después de construir escudos térmicos de diferentes grosores, los investigadores los pusieron a prueba.
Una prueba consistió en aplicar una llama a las muestras para ver cómo evitaban que el calor alcanzara la capa de fibra de carbono que debían proteger. Después de eso, los investigadores doblaron las muestras para ver qué tan fuertes permanecían.
Descubrieron que las muestras con hojas de papel de cubeta eran mejores que las muestras de control al dispersar el calor y evitar que alcanzara la capa base. También se mantuvieron fuertes y flexibles en comparación con las muestras de control hechas sin capas protectoras de nanotubos.
Esa flexibilidad es una cualidad útil. Los nanotubos son menos vulnerables al agrietamiento a altas temperaturas en comparación con la cerámica, un material típico de protección térmica. También son livianos, lo que es útil para los ingenieros que desean reducir el peso de cualquier cosa en unaeronave que no ayuda a la forma en que vuela.
El proyecto recibió el segundo lugar entre los pósters revisados por pares en el Simposio Nacional de Materiales del Espacio y Misiles de 2019 y recibió el tercer lugar en el Simposio de Investigación Universitaria de la Sociedad para el Avance de la Ingeniería de Materiales y Procesos 2019.
Ese reconocimiento es útil para mostrar a la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, que apoyó parcialmente el trabajo, la promesa de una mayor investigación, dijo Hao.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Florida . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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