Uçaklara nano kalkanla ısı koruması

Atmosferde sesin beş katı üzerindeki hızlarda çalışan uçak ve uzay araçlarının ciddi bir biçimde zarar görmemesi için ısı kalkanları bir zorunluluk. Nano malzemeden üretilen yeni kalkanlar, uçağı hem hafifletecek hem de koruyacak.

Paylaş LinkedIn E-posta
Yayınlanma tarihi: 28 Kasım 2019 Perşembe
AA + -

HABER: AYŞE BAŞAK

Florida Eyalet Üniversitesi Yüksek Performanslı Malzeme Enstitüsü araştırmacıları, gelişmiş nano malzemelerden hipersonik hızların etkisine dayanabilecek hafif ısı kalkanları geliştirmek üzere önemli bir adım attı ve ‘Buckypaper’ adını verdikleri uçak gövdelerine uygulanabilecek şimdilik deneysel kalkanları üretti. Buckypaper’in yapısal temelinde karbon nanotüp tabakaları var. Bu yeni, yüksek ısıya dayanıklı nano kalkanlar, çok ince ve esnek formları sayesinde hem ısıdan koruma hem de güçlendirme amacıyla uçak gövdelerine kolaylıkla uygulanabilecek.

İNCE AMA GÜÇLÜ

Atmosferde sesin beş katı üzerindeki hızlarda çalışan uçak ve uzay araçlarının ciddi bir biçimde zarar görmemesi için ısı kalkanları bir zorunluluk. Özellikle son yıllarda birçok havacılık tasarımının güç ve hafiflik sağlayan ancak yüksek sıcaklıklara karşı dirençsiz karbon kompozitlere dayandığı düşünüldüğünde… Bu hafif tasarımları, yine hafif bir malzeme kullanarak ısıya karşı dayanıklı hale getirmek büyük önem taşıyor. Buckypaper’ın önemi burada ortaya çıkıyor. Buluşun tasarımı çok ince ancak o kadar güçlü ki uçağı ya da mekiği ısıya karşı korumakla kalmayıp yapısal olarak da destekleyebilir.

ESKİLERİNDEN FARKLI

Isı kalkanları elbette yeni bir konsept değil. Fenol plastiklerden yapılmış ısı kalkanları 1950’lerden bu yana kullanılıyor. Ablatif ısı kalkanları olarak bilinen bu tasarımlar dünyaya geri dönen uzay aracını katmanlar halinde yakıp aşırı ısıyı uzaklaştırarak koruyor. Ne yazık ki, bu kalkanlar oldukça hacimli ve esnek değiller ve tek bir kullanımdan sonra değiştirilmeleri gerekiyor. 1970’lerde, sürdürülebilir bir çözüm aranırken Amerikan uzay mekiklerinde gemiyi korumak için ısıyı emen ve yeniden yayan seramik bir ısı kalkanı kullanıldı. Bu seramik kalkan tekrar kullanılabilir yapıda fakat yine hacimliydi, üstelik sert ve kırılgandı.

ISIYA DAYANIKLI

Araştırmacılar, alternatif olarak karbon nanotüpleri (insan saçından 50 bin kat daha ince olan tüp şeklindeki karbon molekülleri) alarak tabakalar oluşturuyor. Katmanlar halinde sıkıştırıldığında çelikten 10 kat daha hafif ancak 500 kat daha güçlü bir nano kalkan elde ediliyor. Son adım ise hafif ve esnek nanoteknolojik Buckypaper’ın ısıya dayanıklı hale getirilmesi için fenol reçine ile kaplanması... Alev testlerine tabi tutulan Buckypaper örnekleri, bin 900 dereceye kadar olan sıcaklıklarda ısıyı dağıtırken, kuvvetlerini ve esnekliklerini korumayı başardılar.