Materiales compuestos por carburo de tantalio y carburo de hafnio, unas cerámicas refractarias, pueden soportar temperaturas abrasadoras de casi 4.000 grados Celsius, lo que representa un récord mundial.
En particular, el equipo del Imperial College de Londres descubrió que el punto de fusión del carburo de hafnio es el más alto jamás registrado para un material. Ser capaz de soportar temperaturas de casi 4000 ° C podría allanar el camino para que ambos materiales se utilicen en entornos cada vez más extremos, como el blindaje resistente al calor para la próxima generación de vehículos espaciales hipersónicos.
La capacidad del carburo de tántalo (TaC) y el carburo de hafnio (HfC), para soportar ambientes extremadamente duros significa que la cerámica refractaria podría ser utilizada en sistemas de protección térmica en vehículos de alta velocidad y como revestimiento de combustible en los entornos supercalentados de los reactores nucleares.
Sin embargo, no ha habido la tecnología disponible para probar el punto de fusión de TaC y HfC en el laboratorio para determinar cómo de realmente extremo puede ser un ambiente en el que podrían funcionar.
Los investigadores del estudio, que se publica en la revista Scientific Reports, desarrollaron una nueva técnica de calentamiento extremo utilizando láseres para probar la tolerancia al calor de TaC y HfC. Utilizaron las técnicas de calentamiento por láser para encontrar el punto en el que se fundían el TaC y el HfC, tanto separadamente como como composiciones mixtas de ambos.
Encontraron que el compuesto mixto (Ta0.8Hf0.20C) era consistente con la investigación anterior, que fundía a 3905 ° C, pero los dos compuestos por sí solos superaron los puntos de fusión registrados anteriormente. El compuesto TaC fundió a 3768 ° C y HfC fundió a 3958 ° C.
CARRERA EN EL ESPACIO
Los investigadores dicen que los nuevos hallazgos podrían allanar el camino para la próxima generación de vehículos hipersónicos, lo que significa que las naves espaciales podrían volverse más rápidas que nunca.
Omar Cedillos-Barraza, quien actualmente es Profesor Asociado en la Universidad de Texas El Paso, realizó el estudio mientras hacía su doctorado en el Departamento de Materiales del Imperial College.
La fricción involucrada cuando se viaja por encima de Mach 5 – velocidades hipersónicas crea temperaturas muy altas. Hasta ahora, TaC y HfC no han sido candidatos potenciales para aviones hipersónicos, pero nuestros nuevos hallazgos demuestran que pueden soportar aún más. Lo que significa que podrían ser materiales útiles para nuevos tipos de naves espaciales que pueden volar a través de la atmósfera como un avión, antes de alcanzar velocidades hipersónicas para dispararse hacia el espacio. Estos materiales pueden permitir a la nave espacial soportar el calor extremo generado por salir y volver a entrar en la atmósfera».
Actualmente, los vehículos que superan las velocidades de Mach 5 no transportan personas, pero Cedillos-Barraza sugiere que podría ser posible en el futuro. «El vuelo de Londres a Sydney puede durar unos 50 minutos en Mach 5, lo que podría abrir un nuevo mundo de oportunidades comerciales para los países de todo el mundo», comentó.
