Materiais ablativos
Materiais Ablativos é a designação atribuída aos materiais utilizados na proteção térmica de veículos espacias ou armas de defesa como misseis intercontinentais. Como veículos de reentrada atmosférica estão são expostos a altas temperaturas devido ao atrito com a atmosfera, é necessário utilizar materiais capazes de proteger os sistemas internos da capsula, onde a temperatura deve ser mantida a níveis toleráveis aos seres humanos e sistemas eletrônicos. [1]
História
[editar | editar código-fonte]A Necessidade de Proteção Térmica para veículos de Reentrada
[editar | editar código-fonte]Os materiais ablativos foram desenvolvidos durante a corrida espacial, aquecida pela guerra fria. No entanto, só foi possível desenvolver esse tipo de material com a evolução dos materiais compósitos, os quais resistem a altas temperaturas e são leves, ideais para aplicações aeroespaciais.
Como a atmosfera opões-se ao movimento de reentrada do veículo espacial, devido a alta velocidade a força de fricção gera calor fazendo com que a superfícies cheguem a temperaturas próximas a 3000 K.
Principais Pesquisadores
[editar | editar código-fonte]Os principais pesquisadores desses materiais são as agencias governamentais de exploração espacial, como a NASA, ESA, e Agencia Espacial Russa. Entretanto, nos últimos anos, companhias como a SpaceX e outras empresas privadas vem desenvolvendo pesquisas para criar materiais de proteção térmica eficientes e que resistam a altas temperaturas.
Tipos de Materiais Ablativos
[editar | editar código-fonte]NOME | Caracteristicas | Mais informações |
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CARBOM PHENOLIC |
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X10001776 |
DC-325 | http://www.spaceaholic.com/index.php/Detail/Object/Show/object_id/90 | |
AVCOAT 5026 |
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https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19690013568.pdf |
SLA-561 V |
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https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19690013568.pdf |
FM 5055 |
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https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/675179.pdf |
PICA |
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https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19970017002.pdf |
SIRCA |
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https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20120016878.pdf |
Norcoat-Liege |
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https://uknowledge.uky.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1031&context=ablation |
Aplicações
[editar | editar código-fonte]As principais aplicações dos materiais ablativos encontram-se no campo da exploração espacial, dadas as necessidades de absorver e dissipar calor em uma reentrada atmosférica.
Como a geração de calor devido ao atrito com a atmosfera é muito alta, é necessário a utilização de materiais com alta condutibilidade térmica para impedir o superaquecimento dos sistemas de controle e abrigo da cápsula de reentrada. [2]
Como o material retém muito calor, devido a baixa condutibilidade, quando ele atinge a temperatura de evaporação ele carrega muita energia junto com a perda de massa, dissipando assim muito calor. [3]
Curiosidades
[editar | editar código-fonte]Sonda Huygens
[editar | editar código-fonte]Cassini-Huygens é uma missão conjunta entre a NASA / ESA / ASI, lançada em 15 de outubro de 1997. Após sete anos de jornada interplanetária, chegou a Saturno em 1 de julho de 2004. Esta sonda pesava cerca de 320 kg e consistia em um módulo de descida coberto com uma “casca dura” para proteger das temperaturas extremas experimentadas durante a descida pela atmosfera. O anteparo pesava cerca de 88 kg e foi feito de uma estrutura tipo sanduíche, consistindo de um favo de mel de alumínio com películas de plástico reforçado com fibra de carbono (CFRP), e de dois diferentes materiais de proteção térmica ablativos em cada face, sendo eles o AQ60/I usado na face frontal, que compreende um feltro feito de fibras curtas de sílica reforçadas com resina fenólica; e O Prosial, usado na face posterior, sendo este um elastômero de silicone com excelentes propriedades térmicas contendo esferas ocas de sílica para diminuir sua densidade, sendo sua aplicação da modalidade de pulverização na superfície.
Bibliografias
[editar | editar código-fonte]- Multiscale Modeling of Carbon/Phenolic Composite Thermal Protection Materials: Atomistic to Effective Properties. Disponível em: https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20160009114.pdf
- Brooks, William A., Jr.; Tompkins, Stephen S.; and Swann, Robert T.: Flight and Ground Tests of Apollo Heat-Shield Material. Conference on Langley Research Related to Apollo Mission, NASA SP-101, 1965.
- Scala, Sinclaire M.; and Gilbert, Leon M.: Thermal Degradation of a Char-Forming Plastic During Hypersonic Flight. ARS J., vol. 32, no. 6, June 1962.
Referências
- ↑ Ahmad Reza Bahramian, Effect of external heat flux on the thermal diffusivity and ablation performance of carbon fiber reinforced novolac resin composite, Iranian Polymer Journal, 22, 8,(579), (2013).
- ↑ Jortener, J ,ABLATIVE MATERIAL design and applications, 2000
- ↑ Marceldekker, Inc.: Ablative Plastics. G. F. D'Alelio and J. A. Parker, eds., 1971, pp. 392-396.