El mundo aeroespacial se basa cada vez más en compuestos poliméricos reforzados con fibra de carbono para construir las estructuras de los satélites. cohetes y aviones a reacción.

Pero la vida útil 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 Carbón .

"Ahora, nuestros sistemas de vuelo son cada vez más rápidos, 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 hojas de esos nanotubos también se conocen como "papel bucky, "un material con increíbles habilidades para conducir calor y electricidad que ha sido un foco de estudio en HPMI. Al remojar el papel bucky en una resina hecha de un compuesto llamado fenol, los investigadores pudieron crear un peso ligero, material flexible que también es lo suficientemente resistente como para proteger potencialmente el cuerpo de un cohete o avión del intenso calor al que se enfrenta mientras vuela.

Los escudos térmicos existentes suelen ser muy gruesos en comparación con la base que protegen. dijo Ayou Hao, un miembro de la facultad de investigación en HPMI.

Este diseño permite a los ingenieros construir un escudo muy delgado, como una especie de piel que protege la aeronave y ayuda a sostener su estructura.

Después de construir escudos térmicos de diferentes espesores, los investigadores los pusieron a prueba.

Una prueba implicó aplicar una llama a las muestras para ver cómo impedían que el calor llegara a la capa de fibra de carbono que debían proteger. Después, los investigadores doblaron las muestras para ver qué tan fuertes permanecían.

Descubrieron que las muestras con hojas de papel bucky eran mejores que las muestras de control para dispersar el calor y evitar que llegara a la capa base. También se mantuvieron fuertes y flexibles en comparación con las muestras de control fabricadas 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 cual es útil para los ingenieros que desean reducir el peso de cualquier cosa en un avión que no ayude a la forma en que vuela.