Ciencia de los Materiales
Escudo térmico delgado para aviones superrápidos
El mundo aeroespacial cada vez utiliza más compuestos de polímeros reforzados de fibra de carbono para construir las estructuras de satélites, cohetes y aviones a reacción. Pero la vida de estos materiales se ve limitada por cómo soportan el calor.
Un equipo de la universidad estatal de Florida está desarrollando un diseño para un escudo térmico que protegería mejor esas máquinas extremadamente rápidas. Su trabajo se ha publicado en la revista CARBON.
Como dice Richard Liang, uno de los investigadores, ahora mismo los sistemas de vuelo se adentran cada vez más en el sector de la alta velocidad, llegando incluso a la región hipersónica, que alcanza cinco veces la velocidad del sonido. Cuando se llega a velocidades tan altas, se necesita un sistema de protección térmica mucho mejor.
El equipo utilizó nanotubos de carbono, que son hexágonos de átomos de carbono enlazados, formando un cilindro, para construir los nuevos escudos térmicos. Las láminas de estos nanotubos, llamadas “buckypapel”, son un material con increíbles propiedades para conducir el calor y la electricidad, y son el principal foco de estudio de estos científicos.
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El profesor Richard Liang, con muestras del nuevo material, después de haber sido calentado a una temperatura de 1.900 grados Celsius. (Foto: © 2019 FAMU-FSU College of Engineering)
Los escudos térmicos actuales son a menudo muy gruesos. El nuevo diseño, en cambio permite construir un escudo muy delgado, como una especie de piel que protege a la aeronave y que ayuda a sostener su estructura. Después de construir escudos de calor con grosores variables, los investigadores los probaron.
Una prueba consistió en aplicar una llama sobre las muestras, para ver cómo evitaban que el calor alcanzara la capa de fibra de carbono que debían proteger. Después se doblaron las muestras para ver si mantenían su dureza. El resultado es que las láminas de buckypapel eran mejores que las muestras de control a la hora de dispersar el calor y evitar que alcanzaran la capa inferior. También permanecían fuertes y flexibles en comparación con las citadas muestras de control, hechas sin capas protectoras de nanotubos.
La flexibilidad es una cualidad útil. Los nanotubos son menos vulnerables a agrietarse a altas temperaturas, comparado con la cerámica, un material típico de los escudos térmicos. También son ligeros, lo que permite reducir el peso de las aeronaves.
