Os compósitos com matriz de resina reforçada com fibra de carbono apresentam melhor resistência específica e rigidez do que os metais, mas são propensos a falhas por fadiga. O valor de mercado dos compósitos com matriz de resina reforçada com fibra de carbono poderá atingir 31 mil milhões de dólares em 2024, mas o custo de um sistema de monitorização da saúde estrutural para detectar danos por fadiga poderá ser superior a 5,5 mil milhões de dólares.
Para resolver esse problema, os pesquisadores estão explorando nanoaditivos e polímeros autocurativos para impedir a propagação de rachaduras nos materiais. Em dezembro de 2021, pesquisadores do Rensselaer Polytechnic Institute da Universidade de Washington e da Universidade de Tecnologia Química de Pequim propuseram um material compósito com uma matriz polimérica semelhante a vidro que pode reverter os danos por fadiga. A matriz do compósito é composta por resinas epóxi convencionais e resinas epóxi especiais denominadas vitrímeros. Em comparação com a resina epóxi comum, a principal diferença entre o agente vitrificante é que, quando aquecido acima da temperatura crítica, ocorre uma reação de reticulação reversível e tem a capacidade de se reparar.
Mesmo após 100.000 ciclos de danos, a fadiga em compósitos pode ser revertida por aquecimento periódico até um tempo pouco acima de 80°C. Além disso, explorar as propriedades dos materiais de carbono para aquecer quando expostos a campos eletromagnéticos de RF pode substituir o uso de aquecedores convencionais para reparar seletivamente componentes. Esta abordagem aborda a natureza “irreversível” dos danos por fadiga e pode reverter ou retardar os danos induzidos por fadiga do compósito quase indefinidamente, prolongando a vida útil dos materiais estruturais e reduzindo os custos de manutenção e operação.
A FIBRA DE CARBONO / CARBONETO DE SILÍCIO PODE SUPORTAR TEMPERATURA ULTRA-ALTA DE 3500 ° C
O estudo conceitual "Sonda Interestelar" da NASA, liderado pelo Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, será a primeira missão a explorar o espaço além do nosso sistema solar, exigindo viagens em velocidades mais rápidas do que qualquer outra espaçonave. Distante. Para serem capazes de alcançar distâncias muito longas a velocidades muito elevadas, as sondas interestelares podem precisar de realizar uma “manobra de Obers”, que balançaria a sonda para perto do Sol e usaria a gravidade do Sol para catapultar a sonda para o espaço profundo.
Para atingir esse objetivo, um material leve e de temperatura ultra-alta precisa ser desenvolvido para a proteção solar do detector. Em julho de 2021, o desenvolvedor americano de materiais de alta temperatura Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. e o Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins colaboraram para desenvolver uma fibra cerâmica leve e de temperatura ultra-alta que pode suportar altas temperaturas de 3.500°C. Os pesquisadores converteram a camada externa de cada filamento de fibra de carbono em um carboneto metálico como o carboneto de silício (SiC/C) por meio de um processo de conversão direta.
Os pesquisadores testaram as amostras usando testes de chama e aquecimento a vácuo, e esses materiais mostraram o potencial de materiais leves e de baixa pressão de vapor, estendendo o limite superior atual de 2.000°C para materiais de fibra de carbono e mantendo uma certa temperatura em 3.500°C. Resistência mecânica, espera-se que seja usado no escudo solar da sonda no futuro.
Horário da postagem: 18 de julho de 2022