p Os materiais compostos usados ​​em asas de aeronaves e fuselagens são normalmente fabricados em grandes, fornos de tamanho industrial:várias camadas de polímero são explodidas com temperaturas de até 750 graus Fahrenheit, e solidificado para formar um sólido, material resiliente. Usando essa abordagem, uma energia considerável é necessária primeiro para aquecer o forno, então o gás ao seu redor, e, finalmente, o composto real. p Os engenheiros aeroespaciais do MIT desenvolveram agora um filme de nanotubo de carbono (CNT) que pode aquecer e solidificar um composto sem a necessidade de fornos enormes. Quando conectado a uma fonte de energia elétrica, e envolto em um composto de polímero de multicamadas, o filme aquecido estimula o polímero a se solidificar.

p O grupo testou o filme em um material de fibra de carbono comum usado em componentes de aeronaves, e descobriu que o filme criou um composto tão forte quanto o fabricado em fornos convencionais - usando apenas 1 por cento da energia.

p A nova abordagem "fora do forno" pode oferecer uma abordagem mais direta, método de economia de energia para a fabricação de praticamente qualquer composto industrial, disse Brian L. Wardle, professor associado de aeronáutica e astronáutica no MIT.

p "Tipicamente, se você vai cozinhar uma fuselagem para um Airbus A350 ou Boeing 787, você tem cerca de um forno de quatro andares com dezenas de milhões de dólares em infraestrutura que você não precisa, "Wardle diz." Nossa técnica coloca o calor onde é necessário, em contato direto com a peça que está sendo montada. Pense nisso como uma pizza autoaquecida. ... Em vez de um forno, você apenas conecta a pizza na parede e ela cozinha sozinha. "

p Wardle diz que o filme de nanotubo de carbono também é incrivelmente leve:depois de fundir as camadas de polímero subjacentes, o próprio filme - uma fração do diâmetro de um fio de cabelo humano - engrena com o composto, adicionando peso insignificante.

p O time, incluindo os alunos de pós-graduação do MIT Jeonyoon Lee e Itai Stein e Seth Kessler da Metis Design Corporation, publicou seus resultados na revista Materiais e interfaces aplicados ACS .

p Descongeladores de nanotubos de carbono

p Wardle e seus colegas fizeram experiências com filmes CNT nos últimos anos, principalmente para descongelar asas de aviões. A equipe reconheceu que, além de seu peso insignificante, nanotubos de carbono aquecem com eficiência quando expostos a uma corrente elétrica.

p O grupo desenvolveu pela primeira vez uma técnica para criar um filme de nanotubos de carbono alinhados compostos por minúsculos tubos de carbono cristalino, em pé como árvores em uma floresta. Os pesquisadores usaram uma haste para rolar a "floresta" plana, criando um filme denso de nanotubos de carbono alinhados.

p Em experimentos, Wardle e sua equipe integraram o filme em asas de avião via convencional, métodos de cura baseados em forno, mostrando que quando a tensão foi aplicada, o filme gerou calor, impedindo a formação de gelo.

p Os testes de degelo inspiraram uma pergunta:se o filme CNT pudesse gerar calor, por que não usá-lo para fazer o próprio composto?

p Quão quente você consegue ir?

p Em experimentos iniciais, os pesquisadores investigaram o potencial do filme para fundir dois tipos de compósitos de grau aeroespacial normalmente usados ​​em asas de aeronaves e fuselagens. Normalmente o material, composto por cerca de 16 camadas, é solidificado, ou com ligações cruzadas, em um forno industrial de alta temperatura.

p Os pesquisadores fabricaram um filme CNT do tamanho de um post-it, e colocou o filme sobre um quadrado de Cycom 5320-1. Eles conectaram eletrodos ao filme, em seguida, apliquei uma corrente para aquecer o filme e o polímero subjacente nas camadas compostas Cycom.

p A equipe mediu a energia necessária para solidificar, ou cross-link, as camadas de polímero e fibra de carbono, descobrir que o filme CNT usou um centésimo da eletricidade necessária para métodos tradicionais baseados em forno para curar o composto. Ambos os métodos geraram compostos com propriedades semelhantes, como densidade de reticulação.

p Wardle diz que os resultados levaram o grupo a testar ainda mais o filme CNT:como diferentes compostos requerem diferentes temperaturas para se fundir, os pesquisadores procuraram ver se o filme CNT poderia, literalmente, aguenta o calor.

p "Em algum ponto, aquecedores fritam, "Wardle diz." Eles oxidam, ou têm diferentes maneiras de falhar. O que queríamos ver era o quão quente esse material poderia ser. "

p Para fazer isso, o grupo testou a capacidade do filme de gerar temperaturas cada vez mais altas, e descobri que chegou a mais de 1, 000 F. Em comparação, alguns dos polímeros aeroespaciais de temperatura mais alta requerem temperaturas de até 750 F para solidificar.

p "Podemos processar nessas temperaturas, o que significa que não há nenhum composto que não possamos processar, "Wardle diz." Isso realmente abre todos os materiais poliméricos para essa tecnologia. "

p A equipe está trabalhando com parceiros industriais para encontrar maneiras de expandir a tecnologia para fabricar compostos grandes o suficiente para fazer fuselagens e asas de aviões.

p "É preciso pensar muito sobre a eletrodificação, e como você vai realmente fazer o contato elétrico de forma eficiente em áreas muito grandes, “Wardle diz.“ Você precisaria de muito menos energia do que você está atualmente colocando em seu forno. Não acho que seja um desafio, Mas tem de ser feito." p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.