A corrida hipersónica entre a China e os Estados Unidos é uma realidade. Há anos que estas duas potências têm feito grandes esforços para desenvolver uma nova aeronave capaz de voar a mais de cinco vezes a velocidade do som. Estes projetos, no entanto, enfrentam enormes desafios: desde a construção de motores suficientemente potentes até materiais capazes de resistir ao intenso aquecimento aerodinâmico.
Um dos exemplos mais claros de aquecimento aerodinâmico é o da reentrada de espaçonaves. Esses veículos normalmente excedem Mach 30 e são equipados com um escudo térmico para superar esta fase do voo. Algo semelhante acontece com aviões que voam em velocidade hipersônica (Mach 5). Um grupo de pesquisadores chineses afirma ter desenvolvido um material cerâmico altamente resistente e com propriedades térmicas generosas.
Um novo material para impulsionar voos hipersônicos
O avanço vem da Universidade de Tecnologia do Sul da China e é um material cerâmica porosa chamada 9PHEB que possui um design estrutural inovador que promete superar as limitações dos materiais cerâmicos atualmente disponíveis. É capaz de manter sua estrutura estável a 1.000 graus Celsius e resistir à compressão de 337 milhões de pascais (MPa) à temperatura ambiente.
A resistência do 9PHEB, porém, mantém ótimos valores mesmo em cenários de aumento de temperatura. Em testes de laboratório, os cientistas concluíram que o material cerâmico é capaz de reter 98,5% da resistência padrão à temperatura ambiente, mas quando submetido a 1.500 graus Celsius. No nível de dano, o 9PHEB manteve sua integridade até que o limite de 2.000 graus Celsius fosse excedido.
Em artigo publicado na revista Advanced Materials, os autores do estudo observam que as temperaturas elevadas não tiveram impacto significativo no volume ou nas dimensões do material. Depois de chegar ao 2.000 graus Celsius, diminuiu apenas 2,4%. Isso foi possível, explicam, com a nova estrutura baseada no conceito de alta entropia que mistura cinco ou mais elementos para obter uma cerâmica porosa.
Os poros geralmente ajudam a aumentar as propriedades térmicas da cerâmica, mas reduzem a sua resistência. Isto apresenta grandes desafios na criação de peças para aplicações aeroespaciais, pois é necessário manter um equilíbrio. A chegada do 9PHEB muda esse cenário ao permitir excelentes propriedades térmicas sem perder resistência. A grande questão agora é se este conceito será útil para além do laboratório.
imagens: Museu Nacional do Ar e do Espaço
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