Investigadores de la Universidad de Manchester en colaboración con la Universidad Central South (CSU), Porcelana, han creado un nuevo tipo de revestimiento cerámico que podría revolucionar los viajes hipersónicos por aire, Fines espaciales y de defensa.

El viaje hipersónico significa moverse a Mach cinco o más, que es al menos cinco veces más rápido que la velocidad del sonido. Cuando se mueve a tal velocidad, el calor generado por el aire y el gas en la atmósfera es extremadamente caliente y puede tener un impacto grave en la integridad estructural de una aeronave o proyectil. Eso es porque las temperaturas que golpean el avión pueden alcanzar entre 2, 000 a 3, 000 ° C.

Los problemas estructurales son causados ​​principalmente por dos procesos llamados oxidación y ablación. Esto es cuando el aire y el gas extremadamente calientes eliminan las capas superficiales de los materiales metálicos de la aeronave u objeto que viaja a velocidades tan altas. Para combatir el problema, se necesitan materiales llamados cerámicas de temperatura ultra alta (UHTC) en motores aeronáuticos y vehículos hipersónicos como cohetes, naves espaciales de reentrada y proyectiles de defensa.

Pero, en el presente, incluso los UHTC convencionales no pueden satisfacer actualmente los requisitos de ablación asociados de viajar a velocidades y temperaturas tan extremas. Sin embargo, los investigadores de la Universidad de Manchester y el Instituto Royce, en colaboración con la Universidad Central Sur de China, han diseñado y fabricado un nuevo recubrimiento de carburo que es muy superior para resistir temperaturas de hasta 3, 000 ° C, en comparación con los UHTC existentes.

Profesor Philip Withers, Profesor Regius de la Universidad de Manchester, dice:"Los futuros vehículos aeroespaciales hipersónicos ofrecen el potencial de un salto en las velocidades de tránsito. Un avión hipersónico podría volar de Londres a Nueva York en solo dos horas y revolucionaría los viajes comerciales y de cercanías.

"Pero en la actualidad, uno de los mayores desafíos es cómo proteger los componentes críticos, como los bordes de ataque, combustores y puntas de la nariz para que sobrevivan a la oxidación severa y al desgaste extremo de los flujos de calor que a tales temperaturas provocan un exceso durante el vuelo ".

Hasta aquí, el recubrimiento de carburo desarrollado por equipos de la Universidad de Manchester y la Universidad Central South está demostrando ser 12 veces mejor que el UHTC convencional, Carburo de circonio (ZrC). ZrC es un material cerámico refractario extremadamente duro que se utiliza comercialmente en brocas para herramientas de corte.

El desempeño muy mejorado del recubrimiento se debe a su composición estructural única y características fabricadas en el Instituto de Metalurgia de Polvo, Central South University y estudió en la Universidad de Manchester, Escuela de Materiales. Esto incluye una resistencia al calor extremadamente buena y una resistencia a la oxidación enormemente mejorada.

Lo que hace que este recubrimiento sea único es que se ha fabricado mediante un proceso llamado infiltración de fusión reactiva (RMI), lo que reduce drásticamente el tiempo necesario para fabricar dichos materiales, y ha sido reforzado con compuesto carbono-carbono (compuesto C / C). Esto lo hace no solo fuerte sino también extremadamente resistente a la degradación superficial habitual.

Profesor Ping Xiao, Profesor de Ciencia de Materiales, quien dirigió el estudio en la Universidad de Manchester explica:"Los UHTC actuales utilizados en ambientes extremos son limitados y vale la pena explorar el potencial de las nuevas cerámicas monofásicas en términos de reducción de la evaporación y mejor resistencia a la oxidación. Además, se ha demostrado que la introducción de tales cerámicas en compuestos de matriz de carbono reforzados con fibra de carbono puede ser una forma eficaz de mejorar la resistencia al choque térmico ".