Los compuestos de matriz de resina reforzada con fibra de carbono exhiben una mejor resistencia específica y rigidez que los metales, pero son propensos a fallar por fatiga. El valor de mercado de los compuestos de matriz de resina reforzada con fibra de carbono podría alcanzar los 31 mil millones de dólares en 2024, pero el costo de un sistema de monitoreo de la salud estructural para detectar daños por fatiga podría superar los 5,5 mil millones de dólares.
Para abordar este problema, los investigadores están explorando nanoaditivos y polímeros autorreparables para evitar que las grietas se propaguen en los materiales. En diciembre de 2021, investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer de la Universidad de Washington y la Universidad de Tecnología Química de Beijing propusieron un material compuesto con una matriz polimérica similar al vidrio que puede revertir el daño por fatiga. La matriz del composite está compuesta por resinas epoxi convencionales y resinas epoxi especiales llamadas vitrimeros. En comparación con la resina epoxi ordinaria, la diferencia clave entre el agente vitrificante es que cuando se calienta por encima de la temperatura crítica, se produce una reacción de reticulación reversible y tiene la capacidad de repararse a sí mismo.
Incluso después de 100.000 ciclos de daño, la fatiga en los compuestos se puede revertir mediante un calentamiento periódico hasta un tiempo justo por encima de los 80°C. Además, aprovechar las propiedades de los materiales de carbono para calentarse cuando se exponen a campos electromagnéticos de RF puede sustituir el uso de calentadores convencionales para reparar componentes de forma selectiva. Este enfoque aborda la naturaleza "irreversible" del daño por fatiga y puede revertir o retrasar el daño inducido por la fatiga del compuesto casi indefinidamente, extendiendo la vida útil de los materiales estructurales y reduciendo los costos de mantenimiento y operación.
LA FIBRA DE CARBONO / CARBURO DE SILICIO PUEDE SOPORTAR TEMPERATURAS ULTRA ALTAS DE 3500 ° C
El estudio conceptual de la "Sonda Interestelar" de la NASA, dirigido por el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins, será la primera misión que explorará el espacio más allá de nuestro sistema solar, lo que requerirá viajar a velocidades más rápidas que cualquier otra nave espacial. Lejos. Para poder alcanzar distancias muy largas a velocidades muy altas, las sondas interestelares pueden necesitar realizar una "maniobra de Obers", que acercaría la sonda al sol y utilizaría la gravedad del sol para catapultarla al espacio profundo.
Para lograr este objetivo, es necesario desarrollar un material liviano y de temperatura ultraalta para el escudo solar del detector. En julio de 2021, el desarrollador estadounidense de materiales de alta temperatura Advanced Ceramic Fiber Co., Ltd. y el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins colaboraron para desarrollar una fibra cerámica liviana y de temperatura ultraalta que puede soportar altas temperaturas de 3500 °C. Los investigadores convirtieron la capa exterior de cada filamento de fibra de carbono en un carburo metálico como el carburo de silicio (SiC/C) mediante un proceso de conversión directa.
Los investigadores probaron las muestras mediante pruebas de llama y calentamiento al vacío, y estos materiales mostraron el potencial de materiales livianos y de baja presión de vapor, extendiendo el límite superior actual de 2000°C para materiales de fibra de carbono y manteniendo una cierta temperatura en 3500°C. Resistencia mecánica, se espera que se utilice en el escudo solar de la sonda en el futuro.
Hora de publicación: 18-jul-2022