China crea un nuevo material para batir al avión hipersónico de EEUU que todavía no existe

China sigue avanzando en la carrera por dominar la aeronáutica del futuro. Si ayer contábamos su plan para convertirse en la mayor fábrica de aviones del mundo, superando a EEUU y Europa, hoy un equipo de investigadores chino ha anunciado el desarrollo de un nuevo material que puede ser clave para la próxima generación de aeronaves: un aislamiento térmico cerámico resistente y ligero que protege tanto a los aviones hipersónicos como a naves espaciales de las temperaturas extremas provocadas por la fricción con la atmósfera.

EEUU sigue manteniendo en secreto cualquier avance de su nuevo avión hipersónico autónomo SR-72 (o “el hijo del Blackbird”, como se le conoce coloquialmente) que se espera para el año que viene. Mientras tanto, la maquinaria científica, militar y de ingeniería china sigue creando nuevos diseños y motores, instalando los mayores túneles de viento del mundo para pruebas y desarrollando nuevos materiales con los que plantar cara a las próximas aeronaves hipersónicas estadounidenses.

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El nuevo material, desarrollado por el equipo de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Guangzhou, le ha dado una vuelta de tuerca a uno de los compuestos más demandados por la aeronáutica por su aislamiento térmico: la cerámica. Este material es poroso, ligero y tiene baja conductividad, lo que lo convierte en un perfecto aislante ante las condiciones extremas a las que se enfrentan las naves que viajan a altas velocidades durante largos periodos de tiempo.

Pero tiene un problema. Cuando se introducen más poros en el material para aumentar el aislamiento térmico, su resistencia mecánica disminuye. Además, las altas temperaturas que se alcanzan durante el vuelo pueden hacer que se encoja y pierda resistencia, lo que limita su uso para las aplicaciones aeroespaciales.

El nuevo material cerámico promete resolver todos estos problemas. Se llama 9PHEB o diboruro poroso de alta entropía de 9 cationes y los investigadores lo han presentado en un artículo publicado este mes en la revista científica Advanced Materials

Cómo funciona

Según explican los investigadores en su estudio, el nuevo material se basa en el concepto de alta entropía, es decir, que mezcla cinco o más elementos, aunque en el caso del 9PHEB hay nueve componentes. El material presenta una microestructura particular que lo hace más ligero y resistente que otros compuestos cerámicos anteriores.

Alrededor del 92% de los poros miden entre 0,8 y 1,2 micrómetros, lo que, según los científicos, les confiere unas propiedades de aislamiento térmico inigualables. A escala nanométrica, explican, la cerámica presenta conexiones fuertes y sin defectos que aumentan su resistencia mecánica. Y a escala atómica, la distorsión de la red debido a su diseño de alta entropía mejora la rigidez y reduce la conductividad térmica.

El material ha demostrado tener una porosidad del 50% a la vez que mantiene una resistencia a la compresión de unos 337 millones de pascales (MPa) a temperatura ambiente, una cifra muy superior, aseguran, a la de las cerámicas porosas descritas anteriormente. Pero cuando el material se deforma con las altas temperaturas, su resistencia se eleva a 690 MPa, más del doble de la que tenía anteriormente.

El aislamiento de las naves del futuro

La nueva cerámica también tuvo buen desempeño en las pruebas de aislamiento y estabilidad térmica. Cuando el equipo probó el 9PHEB a 1.500 grados Celsius, el material pudo conservar el 98,5% de la resistencia que tiene a temperatura ambiente. Además, cuando subieron la temperatura a 2.000 grados, el material fue capaz de deformarse sin llegar a quebrarse, como ocurre con otras cerámicas anteriores.

Esa resistencia mecánica y el aislamiento térmico que consigue el material lo hacen ideal para su uso en condiciones como las que tienen que soportar las aeronaves que viajan a velocidades hipersónicas. Aunque un material así no solo tiene aplicaciones en el campo aeroespacial, sus propiedades son muy interesantes también para el sector energético o el industrial.