Pesquisadores chineses da Universidade Tsinghua (China) desenvolveram um isolante inovador de nanotubo de carbono que pode suportar altas temperaturas de até 2.600 °C, muito além do que os materiais atuais podem suportar.
Essa inovação com potencial aplicação como escudos térmicos em veículos hipersônicos e espaçonaves durante a
reentrada na atmosfera e em outros ambientes de alta temperatura, como fornos
industriais e reatores nucleares, que necessitam lidar com o calor sem derreter, rachar
ou liberar calor.
No entanto, os "materiais de isolamento térmico de
alta temperatura" (sigla em inglês,TIMs) disponíveis apresentam grandes
desvantagens. Eles falham em temperaturas acima de 1.500 °C ou não são muito
eficazes em impedir a passagem do calor. Isso significa que, para obter um
nível de isolamento adequado, é necessário usar mais material, o que aumenta o
volume e a massa.
Na busca por materiais mais avançados que possam
bloquear o calor de forma eficaz em altas temperaturas, além de serem finos, flexíveis e
leves, os pesquisadores de Tsinghua, relataram como
empilharam e enrolaram filmes muito finos e flexíveis de nanotubos de carbono
para criar um novo material isolante chamado “filmes de nanotubos de carbono
superalinhados” (sigla do inglês, SACNT-SF).
"O SACNT-SF apresenta uma condutividade
térmica efetiva de 0,004 W/mK à temperatura ambiente
e 0,03 W/mK a 2.600 °C, superando todos os TIMs
relatados até o momento", escreveram os pesquisadores.
A propriedade isolante do SACNT-SF se deve a uma
combinação de fatores. Os nanotubos empilhados são, em sua maioria, de estrutura esparsa e vazia, portanto, não há muito material sólido por onde o calor possa propagar. E
os espaços entre eles são tão pequenos que bloqueiam o movimento das moléculas
de gás, impedindo-as de transferir calor com mais eficácia do que qualquer outro material desenvolvido até agora.
Além de seu isolamento superior, o SACNT-SF também
é notavelmente durável, tendo suportado ciclos repetidos de aquecimento e
resfriamento e permanecendo estável em temperaturas de até 3.000 °C em uma
atmosfera de argônio. E, diferentemente de materiais isolantes volumosos, esta
substância inovadora é feita de películas finas como papel que podem facilmente
se dobrar em uma variedade de formas.
Há muito entusiasmo em relação ao SACNT-SF e seus
muitos usos potenciais. Por exemplo, ele poderia ser usado para criar melhores
escudos térmicos para espaçonaves e veículos hipersônicos, e poderia melhorar a
eficiência de fornos e reatores extremamente quentes. Por ser fino e flexível,
também poderia ser envolvido em componentes eletrônicos complexos para
protegê-los do calor.
No entanto, uma desvantagem significativa deste
novo isolante de nanotubos de carbono é que ele oxida no ar em temperaturas acima
de 500 °C. Por enquanto, ele funciona melhor em ambientes sem oxigênio, como atmosferas espaciais ou de gás inerte.
Para o futuro, a equipe de pesquisa planeja adicionar
revestimentos protetores para permitir que ele sobreviva em ambientes onde o
oxigênio está presente em altas temperaturas, como motores a jato.
Fonte: Phys.org
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