O grupo de Gang Shao da Universidade de Zhengzhou, China, investigou recentemente a evolução estrutural da cerâmica SiAlBCN derivada de polímero pentagonal (PDCs) e delineou a tecnologia de sensor baseada em PDC para ambientes extremos de alta temperatura. Os materiais sensores de temperatura de alto desempenho, incluindo alta sensibilidade, resposta rápida e ampla faixa de detecção, são escassos e necessários.



Esta pesquisa desenvolveu uma temperatura à base de cerâmica com desempenho atrativo que pode ser aplicada em ambientes de alta temperatura de 1100 °C. Este sensor tem grande potencial para monitoramento in-situ de temperaturas ambientais extremas, incluindo alta temperatura, alta pressão e fortes circunstâncias de oxidação/corrosão.

A equipe publicou seu artigo no Journal of Advanced ceramics em 30 de abril de 2024.

Para monitorar com precisão as informações sobre a temperatura da superfície dos principais componentes quentes dos motores de aeronaves, é crucial avaliar a eficiência de combustão do gás, monitorar o status de operação do motor e o diagnóstico de falhas, para que a modelagem e simulação termomecânica, o resfriamento o efeito da tecnologia de resfriamento de filme de gás e o desempenho dos revestimentos de barreira térmica podem ser verificados.

“No entanto, ainda é muito difícil obter com precisão informações como temperatura e pressão em ambientes de trabalho extremamente adversos”, disse Gang Shao. "Cerâmicas derivadas de polímero (PDCs) como materiais sensores têm sido consideradas candidatas promissoras para monitorar sinais de temperatura devido à sua excelente estabilidade térmica, boa resistência à corrosão/oxidação, resistência à fluência e características de semicondutores de alta temperatura."

Este trabalho apresenta a preparação da cerâmica SiAlBCN derivada do polímero em diferentes temperaturas de pirólise. Sua evolução estrutural é analisada sistematicamente e os resultados mostram que o tamanho da fase de carbono livre aumenta com o aumento da temperatura e a fase amorfa de SiAlBCN tornou-se mais ordenada com a remontagem estrutural.

"Em comparação com as cerâmicas SiCN e SiBCN, os PDCs SiAlBCN apresentam excelente resistência à oxidação/corrosão, o que foi relacionado à sua baixa constante de taxa oxidativa (3,43 mg ² /(cm ⁴ ·h)) e constante de taxa volatilizada (0,57 mg/(cm ² ·h)), garantindo que possam sobreviver bem em ambientes extremos", disse Gang Shao.

"O sensor de temperatura SiAlBCN fabricado possui excelente estabilidade, repetibilidade e precisão e pode funcionar dentro da temperatura máxima de 1100 °C, o que pode operar positivamente em ambientes extremos, como motores aeronáuticos, reatores nucleares e veículos hipersônicos no futuro.

"No futuro, nossa equipe continuará a se concentrar no desenvolvimento de sensores de temperatura que possam ser aplicados em temperaturas mais altas. Para evitar os problemas causados ​​pelo sensor com fio, o sensor sem fio e passivo será pesquisado para realizar detecção avançada de sinal."

Outros colaboradores incluem Chao Ma, Kun Liu, Pengfei Shao, Daoyang Han, Kang Wang, Mengmeng Yang, Rui Zhao, Hailong Wang, Rui Zhang da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade de Zhengzhou, China.

Mais informações: Chao Ma et al, Evolução estrutural e desempenho de detecção de alta temperatura de cerâmica SiAlBCN derivada de polímero, Journal of Advanced Ceramics (2024). DOI:10.26599/JAC.2024.9220870
Fornecido pela Imprensa da Universidade de Tsinghua