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Ciencia de los
Materiales
Cerámica Resistente a Temperaturas
Ultra-Altas
16 de
Octubre de 2003.
 El
personal del Advanced Materials Laboratory, de los Sandia National
Laboratories, ha desarrollado un material cerámico de bajo peso capaz de
soportar temperaturas de hasta 2.000 grados Celsius, como las que deben
afrontar vehículos hipersónicos, incluida la lanzadera espacial.
Los científicos, encabezados por Ron Loehman, llevan siete meses con
este proyecto, y afirman que los resultados han superado las
expectativas.
Los materiales térmicos aislantes que se aplican en los bordes agudos de
los vehículos hipersónicos deben permanecer estables a muy altas
temperaturas. Deben resistir la evaporación, la erosión y la oxidación,
así como exhibir una baja difusión térmica, para limitar la
transferencia de calor hacia las estructuras de soporte de la nave.
Normalmente, los materiales elegidos son cerámicas especiales (UHTC)
hechas de ZrB2 y HfB2, y compuestos de estas cerámicas con SiC. Se trata
de cerámicas extremadamente duras y con altas temperaturas de fusión
(3.245 grados C para ZrB2 y 3.380 grados C para HfB2.
Sin embargo, en su estado actual de desarrollo, las UHTC han demostrado
una escasa resistencia y un pobre comportamiento ante un choque térmico.
Los expertos creen que se debe a que no sabemos fabricarlas con la
densidad apropiada y con buenas microestructuras. Para Loehman y su
equipo, el problema reside en la existencia de impurezas, etc., sobre
todo debido a errores durante el procesamiento.
Durante esta primera fase de su trabajo, los investigadores consiguieron
que las UHTC en ambas categorías, ZrB2 y HfB2, alcanzaran una densidad
del 100 por ciento o casi. Observándolas a través de un microscopio
electrónico, mostraban además microestructuras favorables.
Se espera ahora realizar pruebas a mayor escala, y demostrar la
idoneidad de estos productos mejorados para aplicaciones aeroespaciales,
por ejemplo. Hasta el momento se han realizado básicamente ensayos
teóricos por ordenador.
El oxígeno se ha revelado como una impureza especialmente importante, ya
que en combinación con el silicio presente en las UHTC, puede formar
fases (como el vidrio) que no pueden soportar las altas temperaturas
como el resto del material. Al fundirse estas zonas, se producen grietas
y todo el material falla. Eliminar estas impurezas está permitiendo
obtener cerámicas que exhiben su máxima resistencia a las temperaturas.
Información adicional en:
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