با کمک فناوری نانو؛

دانشمندان برای هواپیما‌های فوق سریع، سپر حرارتی طراحی و تولید کردند

دانشمندان به کمک ساخت کامپوزیت‌های پلیمری تقویت شده با فیبر کربن، به فکر طراحی و تولید سپر حرارتی برای موشک‌ها و هواپیما‌های جت افتادند.

کد خبر: ۸۱۰۴۱۹

شنبه - ۱۶ آذر ۱۳۹۸ / December 07, 2019

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، دنیای هوافضا روز به روز بیشتر از قبل به سمت ساخت کامپوزیت‌های پلیمری تقویت شده با فیبر کربن پیش می‌رود، زیرا این کامپوزیت‌ها ساختار ماهواره‌ها، موشک‌ها و هواپیما‌های جت را سبک‌تر و در نتیجه آن‌ها را برای سرعت بالاتر آماده می‌کند. اما عمر این ساختار‌ها در مقابل گرما بسیار محدود است. از همین رو دانشمندان به فکر ساخت یک سپر حرارتی برای این وسایل نقلیه هوایی افتاده‌اند. محققان موسسه مواد دانشگاه فلوریدای آمریکا طرحی را برای یک سپر حرارتی ارائه داده‌اند که وسایل نقلیه هوایی بسیار سریع را در مقابل گرما محافظت می‌کند.

پروفسور ریچارد لیانگ، مدیر این پروژه در این مورد می‌گوید: سیستم‌های پروازی ما روز به روز به سمت سرعت بالا حتی به سمت سیستم‌های ابرصوت که پنج برابر سریع‌تر از سرعت صوت است، پیش می‌روند و زمانی که سرعت خیلی بالا می‌رود، سطح آن‌ها بسیار داغ می‌شود، در نتیجه ما نیاز به سیستم محافظتی حرارتی بهتری داریم.

این تیم تحقیقاتی برای ساخت سپر حرارتی از نانولوله‌های کربنی استفاده کردند که از اتم‌های کربنی شش ضلعی تشکیل شده‌ و به شکل استوانه درآمده‌اند. ورقه‌های این نانولوله‌ها که «باکی‌پیپر» نام دارند، از ماده‌ای درست شده‌اند که توانایی باورنکردنی‌ای برای مقاومت در برابر گرما و برق دارد.

محققان با خیساندن باکی‌پیپر در رزین ساخته شده از ترکیبی به نام فنل، ماده‌ای سبک و انعطاف‌پذیر تولید کردند که به اندازه کافی بادوام است تا از بدنه موشک یا جت از گرمای شدیدی که هنگام پرواز تولید می‌شود، محافظت کند.

محققان می‌گویند که سپر‌های حرارتی موجود اغلب در مقایسه با پایه‌ای که از آن‌ها محافظت می‌کند، بسیار ضخیم هستند. اما این طراحی به مهندسان امکان می‌دهد که سپر بسیار نازکی بسازند که شبیه به پوست روی بدنه هواپیما یا وسایل هوایی قرار می‌گیرد و از ساختار آن مراقبت می‌کند. آن‌ها سپس سپر حرارتی را با ضخامت‌های مختلف مورد آزمایش قرار دادند.
در یکی از این آزمایش‌ها، شعله‌ای را روی نمونه‌ها قرار دادند تا ببینند چگونه از رسیدن گرما به لایه فیبر کربن جلوگیری می‌کند. پس از آن نیز نمونه‌ها را خم کردند تا ببینند مقاومت آن‌ها چقدر تغییر می‌کند.

آن‌ها در نهایت به این نتیجه رسیدند که نمونه‌های با روکش ورقه‌های باکی‌پیپر خیلی بهتر از نمونه‌های دیگر در مقابل حرارت مقاومت می‌کنند.