Las turbinas de gas que impulsan los motores de los aviones se basan en revestimientos cerámicos que garantizan la estabilidad estructural a altas temperaturas. Pero estos recubrimientos no controlan la radiación de calor, limitar el rendimiento del motor.

Investigadores de la Universidad de Purdue han diseñado "nanotubos" de cerámica que se comportan como antenas térmicas, ofreciendo control sobre el espectro y la dirección de la radiación de calor de alta temperatura.

El trabajo está publicado en Nano letras , una revista de la American Chemical Society. Una ilustración de los nanotubos de cerámica se incluirá como portada complementaria de la revista en un próximo número.

"Al controlar la radiación a estas altas temperaturas, podemos aumentar la vida útil del revestimiento. El rendimiento del motor también aumentaría porque podría mantenerse más caliente con más aislamiento durante períodos de tiempo más largos. "dijo Zubin Jacob, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en Purdue.

El trabajo es parte de una búsqueda más amplia en el campo de una amplia gama de materiales que puedan soportar temperaturas más altas. En 2016, El equipo de Jacob desarrolló un "metamaterial" térmico —hecho de tungsteno y óxido de hafnio— que controla la radiación de calor con la intención de mejorar la forma en que se recolecta el calor residual de las plantas de energía y las fábricas.

Una nueva clase de cerámicas ampliaría las formas de utilizar la radiación de calor de manera más eficiente.

El equipo de Jacob, en colaboración con los profesores de Purdue Luna Lu y Tongcang Li, nanotubos construidos a partir de un material cerámico emergente llamado nitruro de boro, conocido por su alta estabilidad térmica.

Estos nanotubos de nitruro de boro controlan la radiación a través de oscilaciones de luz y materia, llamados polaritones, dentro del material cerámico. Las altas temperaturas excitan los polaritones, que los nanotubos, como antenas, luego se acoplan de manera eficiente a la radiación de calor saliente.

Las antenas podrían traer la capacidad de acelerar la radiación, realizar un enfriamiento mejorado de un sistema o enviar información en direcciones o longitudes de onda muy específicas, Dijo Jacob.

Los investigadores planean diseñar más materiales cerámicos con características polaritónicas para una gran cantidad de aplicaciones diferentes.

"La cerámica polaritónica puede cambiar las reglas del juego y queremos que se utilicen ampliamente, "Dijo Jacob.