Los investigadores han demostrado un nuevo método para probar materiales aeronáuticos microscópicos a temperaturas ultra altas. Combinando microscopía electrónica y calentamiento por láser, los científicos pueden evaluar estos materiales de forma mucho más rápida y económica que con las pruebas tradicionales.

Los hallazgos del nuevo estudio, dirigido por Shen Dillon, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, y colaboradores de Sandia Laboratories, se publican en la revista Nano letras .

Una década atrás, Los avances en materiales aeronáuticos implicaron pruebas de gran tamaño, modelos caros y años de desarrollo. Los científicos e ingenieros ahora utilizan la experimentación a microescala para ayudar a crear nuevos materiales y comprender las propiedades químicas y físicas que conducen a la falla del material.

"Las pruebas mecánicas a microescala brindan oportunidades para descomponer los materiales en sus componentes y ver defectos a nivel atómico, "Dijo Dillon.

Hasta ahora, Los investigadores no han podido realizar con éxito pruebas de materiales a microescala a las temperaturas extremas experimentadas por los componentes críticos durante el vuelo.

"Desafortunadamente, es realmente difícil realizar experimentos con nuevos materiales o combinaciones de materiales existentes a temperaturas ultra altas por encima de 1, 000 C porque te encuentras con el problema de destruir los propios mecanismos de prueba, "Dijo Dillon.

Esta barrera de temperatura ha ralentizado el desarrollo de nuevos materiales para aplicaciones comerciales como cohetes y vehículos. que requieren pruebas a temperaturas muy por encima del límite de la investigación actual de "unos cientos de grados Celsius, ", dijo." El método que demostramos en el documento reducirá significativamente el tiempo y los gastos necesarios para hacer posibles estas pruebas ".

Su prueba de temperatura ultra alta combinó dos herramientas de uso común de una manera única. Usando un microscopio electrónico de transmisión y calentamiento por láser dirigido, pudieron ver y controlar dónde y cómo se deformaba el material a la temperatura más alta posible antes de que la muestra se evaporara.

"Pudimos unir el láser con el probador mecánico con tanta precisión con el TEM que pudimos calentar la muestra sin sobrecalentar el probador mecánico, ", Dijo Dillon." Nuestra prueba le permite hacer crecer una película delgada del material sin ningún procesamiento especial y luego ponerla en el microscopio para probar varias propiedades mecánicas diferentes ".

Como prueba de concepto, El estudio probó el dióxido de circonio, que se utiliza en pilas de combustible y revestimientos de barrera térmica, a temperaturas de hasta 2ºC. 050 C, "una temperatura muy superior a la que podía hacer antes, "Dijo Dillon.

Dillon dice que el documento dará como resultado que "más personas utilicen esta técnica para pruebas de alta temperatura en el futuro porque son mucho más fáciles de hacer y el interés de la ingeniería definitivamente está ahí".

Dillon también está afiliado al Laboratorio de Investigación de Materiales en Illinois. La Fundación Nacional de Ciencias y la Oficina de Investigación del Ejército apoyaron este estudio.