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Materiais Avançados

Espuma metálica supera alumínio para uso em asas de aviões

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/11/2019

Espuma metálica supera alumínio para uso em asas de aviões
Está a espuma metálica infundida com epóxi, formando um compósito superior ao alumínio grau aeronáutico.
[Imagem: Afsaneh Rabiei]

Compósito metal-epóxi

Os bordos de ataques das asas dos aviões - a parte frontal, que enfrenta o vento de frente - precisam atender a um conjunto de características muito exigentes.

Novas pesquisas mostram que um compósito, uma combinação de espuma metálica, composta de aço e resina epóxi, tem características melhores para uso como material de ponta do que o alumínio aeronáutico atualmente em uso generalizado.

O material é conhecido como "espuma de metal composta", ou CMF (Composite Metal Foam). As espumas metálicas consistem em esferas metálicas ocas, feitas de materiais como aço inoxidável ou titânio, incorporadas em uma matriz metálica feita de aço, alumínio ou ligas metálicas.

Vários experimentos já demonstraram que as espumas de metal são notavelmente resistentes, podendo suportar balas de calibre .50, superando todas as blindagens de aço e bloquear quase todos os tipos de radiação, além de resistir a altas temperaturas e bloquear a pressão de explosões.

Jacob Marx e seus colegas da Universidade Estadual da Carolina do Norte, nos EUA, usaram CMF aço-aço, o que significa que as esferas e a matriz são feitas de aço.

"Chamamos nosso material híbrido de 'CMF infundido'," explicou o professor Afsaneh Rabiei, coordenador da equipe. "Embora o CMF com infusão tenha aproximadamente o mesmo peso que o alumínio, ele é mais resistente e tem outras características que o tornam mais atraente do ponto de vista de desempenho de voo, segurança e eficiência de combustível."

Espuma metálica para uso aeronáutico

O CMF infundido é feito imergindo o CMF aço-aço em uma resina epóxi hidrofóbica e usando forças de vácuo para puxar a resina para as esferas ocas e para os poros muito menores encontrados na matriz de aço. Isso resulta em cerca de 88% dos poros do CMF sendo preenchidos com resina epóxi.

Os pesquisadores então testaram tanto o CMF infundido quanto o alumínio grau aeroespacial para ver como eles se saíam em três áreas: ângulo de contato, que determina a rapidez com que jatos de água fluem de um material; adesão de insetos, ou quão bem as partes dos insetos grudam no material; e desgaste de partículas, ou quão bem o material resiste à erosão. Todos esses fatores afetam o desempenho da borda principal de uma asa de aeronave.

O CMF infundido apresentou um ângulo de contato 130% maior que o alumínio; uma adesão de insetos 60% a mais que o alumínio em relação à altura máxima e 30% em relação à superfície coberta; e, embora as esferas aumentem a rugosidade da superfície do CMF infundido, ele ainda se sai melhor que o alumínio - 50% mais resistência à erosão e ao desgaste.

"Pelos mesmos critérios, os resultados sugerem que podemos usar materiais diferentes para a matriz ou para as esferas para criar uma combinação que tenha o desempenho tão bom quanto o alumínio convencional a uma fração do peso. De qualquer forma, você está melhorando o desempenho e a eficiência de combustível," disse Rabiei.

Bibliografia:

Artigo: Polymer Infused Composite Metal Foam as a Potential Aircraft Leading Edge Material
Autores: Jacob C. Marx, Samuel J. Robbins, Zane A. Grady, Frank L. Palmieri, Christopher J.Wohl, Afsaneh Rabiei
Revista: Applied Surface Science
Vol.: 144114
DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.144114






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