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Avance: científicos chinos inventan una nueva cerámica porosa que puede ser usada en la fabricación de aviones hipersónicos
Los científicos chinos han dado a conocer un logro innovador en la ciencia de los materiales con el desarrollo de un material cerámico poroso que posee una alta resistencia mecánica y un excepcional aislamiento térmico. Esta innovación tiene el potencial de revolucionar las aplicaciones aeroespaciales, en particular en la construcción de la próxima generación de aviones hipersónicos, informó el South China Morning Post.
Los materiales cerámicos porosos son cada vez más favorecidos para el aislamiento térmico debido a su naturaleza ligera, inercia química y baja conductividad térmica.
Sin embargo, la búsqueda de materiales con alta resistencia mecánica y aislamiento térmico ha demostrado ser difícil.
La introducción de más poros para mejorar el aislamiento térmico a menudo da como resultado una reducción significativa de la resistencia mecánica. Además, los materiales porosos convencionales pueden experimentar una reducción y degradación de fuerza a altas temperaturas, lo que los hace inadecuados para aplicaciones aeroespaciales.
Diseño estructural multiescala
El equipo de investigación de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Guangzhou superó estas limitaciones desarrollando una cerámica porosa con un diseño estructural multiescala único.
Este diseño, llamado 9PHEB (diboruro poroso de alta entropía de 9 cationes), incorpora un concepto de alta enropía, que implica la mezcla de nueve iones cargados positivamente.
La cerámica, 9PHEB, exhibe una magnífica dimensión y retención de fuerza de hasta 2000 grados Celsius, por lo que es apta para condiciones extremas. Con aproximadamente un 50% de porosidad, la resistencia compresiva del material a temperatura ambiente es de 337 millones de pascales (MPa), superando informes anteriores sobre cerámica porosa.
Basado en el concepto de alta entropía, 9PHEB muestra una microestructura única, que presenta poros ultrafinos a la microscala (0,8 a 1,2 micrómetros), conexiones libres de de defectos a la nanoescala, y distorsión de la red a escala atómica. Estas características contribuyen a su resistencia mecánica y aislamiento térmico.
En las pruebas de estabilidad térmica, 9PHEB retuvo el 98,5 % de su resistencia a la temperatura ambiente incluso a 1.500 grados, mostrando notables propiedades de aislamiento. A 2.000 grados, el material mostró deformación plástica, con una cepa del 49%, dando como resultado un aumento de fuerza a 690 MPa.
Los investigadores afirman que las propiedades únicas de la cerámica, derivadas de su diseño multiescala, la hacen apta para diversas aplicaciones.
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