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1 de Julio de 2017
Materiales

Cohetes calientes

Un nuevo material resistente a las altas temperaturas abre la puerta a la construcción de cohetes más potentes.

Fibras «borrosas»: Un nuevo material compuesto fabricado con nanotubos de carburo de silicio podría aumentar la resistencia de los cohetes a las altas temperaturas. [AJAYAN RESEARCH GROUP/UNIVERSIDAD RICE]

En el interior de los cohetes actuales se alcanzan temperaturas de 1600 grados Celsius: suficientes para derretir el acero. Sin embargo, los cohetes futuros tendrán que soportar temperaturas aún mayores, pues ello aumenta la eficiencia en el consumo de combustible, genera un empuje mayor y permite transportar cargas más pesadas, cualidades esenciales en los vuelos a Marte y en la carrera hacia una aeronáutica más avanzada.

Con ese objetivo en mente, los ingenieros han investigado materiales compuestos resistentes y ligeros, fabricados con finísimas fibras de carburo de silicio (mucho más finas que un cabello humano) inmersas en material cerámico. La razón se debe a que el carburo de silicio puede soportar hasta 2000 grados, la temperatura que se desea que alcancen los futuros impulsores.

Los materiales compuestos actuales se fabrican apilando «alfombrillas» tejidas con fibra de carburo de silicio y rellenando el espacio entre ellas con una cerámica porosa. Sin embargo, pueden quebrarse debido a las altas presiones que se alcanzan en los cohetes, ya que las fibras se deslizan unas sobre otras y se salen de la cerámica.

Ahora, un grupo de científicos de la Universidad Rice y del Centro de Investigación Glenn de la NASA ha logrado un posible avance: fibras de carburo de silicio «borrosas», cuya superficie recuerda a una versión microscópica del velcro. Descritas hace poco en Applied Materials & Interfaces, parece menos probable que tales fibras acabasen deslizándose o escapando del medio cerámico, ya que la maraña que forman las mantendría apretadas.

Para fabricarlas, los investigadores primero hicieron crecer nanotubos de carbono rizados, los cuales sobresalen de la superficie del carburo de silicio como pelo ensortijado. Luego los sumergieron en un polvo ultrafino de silicio y los calentaron, lo que convierte los nanotubos de carbono en fibras de carburo de silicio. El equipo examinó la resistencia de las fibras insertándolas en un polímero transparente y gomoso, gracias a lo cual pudo comprobar que el nuevo material compuesto era cuatro veces más fuerte que el fabricado con hebras más regulares. Janet Hurst, ingeniera de la NASA y coautora del estudio, explica que el equipo quiere ahora probar las fibras en un medio cerámico, así como usar un recubrimiento borroso de nanotubos de nitruro de boro, ya que este es fuerte y protege a las fibras de la dañina exposición al oxígeno.

Las fibras de carburo de silicio son resistentes a lo largo de toda su longitud, pero pueden partirse a lo ancho si están sometidas a altas presiones. Sin embargo, las nuevas fibras sí aguantarían, ya que su esponjosa estructura ayudaría a repartir la tensión y disiparla, explica Steven Suib, director del Instituto de Ciencia de Materiales de la Universidad de Connecticut, quien no participó en la investigación.

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