Pesquisadores da Universidade de Manchester em colaboração com a Central South University (CSU), China, criaram um novo tipo de revestimento de cerâmica que pode revolucionar a viagem hipersônica para o ar, fins espaciais e de defesa.

Viagem hipersônica significa mover-se a Mach cinco ou mais, que é pelo menos cinco vezes mais rápido que a velocidade do som. Ao se mover nessa velocidade, o calor gerado pelo ar e gás na atmosfera é extremamente quente e pode ter um sério impacto na integridade estrutural de uma aeronave ou projétil. Isso porque as temperaturas que atingem a aeronave podem chegar a algo entre 2, 000 a 3, 000 ° C.

Os problemas estruturais são causados ​​principalmente por dois processos chamados de oxidação e ablação. Este é o momento em que o ar extremamente quente e o gás removem as camadas superficiais dos materiais metálicos da aeronave ou objeto viajando em velocidades tão altas. Para combater o problema, materiais chamados de cerâmica de temperatura ultra-alta (UHTCs) são necessários em motores aeronáuticos e veículos hipersônicos, como foguetes, espaçonaves de reentrada e projéteis de defesa.

Mas, Atualmente, mesmo os UHTCs convencionais não podem atualmente satisfazer os requisitos de ablação associados de viajar em velocidades e temperaturas extremas. Contudo, os pesquisadores da Universidade de Manchester e do Instituto Royce, em colaboração com a Central South University of China, projetou e fabricou um novo revestimento de carboneto que é muito superior em resistir a temperaturas de até 3, 000 ° C, quando comparado aos UHTCs existentes.

Professor Philip Withers, Professor Regius da Universidade de Manchester, diz:"Futuros veículos aeroespaciais hipersônicos oferecem o potencial de um salto nas velocidades de trânsito. Um avião hipersônico poderia voar de Londres a Nova York em apenas duas horas e revolucionaria as viagens comerciais e de passageiros.

"Mas, no momento, um dos maiores desafios é como proteger componentes críticos, como bordas de ataque, combustores e pontas de nariz para que sobrevivam à oxidação severa e extremas lavagens de fluxos de calor em tais temperaturas causam excesso durante o vôo. "

Até aqui, o revestimento de carboneto desenvolvido pelas equipes da University of Manchester e da Central South University está provando ser 12 vezes melhor do que o UHTC convencional, Carboneto de zircônio (ZrC). ZrC é um material cerâmico refratário extremamente duro, usado comercialmente em brocas para ferramentas de corte.

O desempenho muito aprimorado do revestimento é devido à sua composição estrutural exclusiva e aos recursos fabricados no Instituto de Metalurgia do Pó, Central South University e estudou na University of Manchester, Escola de Materiais. Isso inclui resistência ao calor extremamente boa e resistência à oxidação maciçamente melhorada.

O que torna este revestimento único é que ele foi feito usando um processo chamado infiltração de fusão reativa (RMI), o que reduz drasticamente o tempo necessário para fazer esses materiais, e foi reforçado com composto de carbono-carbono (composto C / C). Isso o torna não apenas forte, mas também extremamente resistente à degradação usual da superfície.

Professor Ping Xiao, Professor de Ciência dos Materiais, que liderou o estudo na Universidade de Manchester explica:"Os UHTCs atuais usados ​​em ambientes extremos são limitados e vale a pena explorar o potencial das novas cerâmicas monofásicas em termos de evaporação reduzida e melhor resistência à oxidação. Além disso, foi demonstrado que a introdução de tais cerâmicas em compósitos de matriz de carbono reforçados com fibra de carbono pode ser uma forma eficaz de melhorar a resistência ao choque térmico. "