Cientistas russos testam um novo compósito para fabricação de aeronaves

Imagem: Divulgação / Superjet International.

Peças e estruturas compostas podem reduzir o peso final da aeronave e, em última análise, reduzir o consumo de combustível. Isso reduz o custo de operação da aeronave e seu impacto no meio ambiente. No entanto, a maioria dos compósitos de fibra de carbono de hoje são baseados em resina epóxi e outros materiais infusíveis, insolúveis e não recicláveis.

Os cientistas russos, por sua vez, informaram que criaram um novo material compósito baseado em polímeros termoplásticos superestruturais e fibra de carbono, que efetivamente mantém suas propriedades de desempenho sob a influência de um ambiente agressivo, como combustível de aviação, e ao mesmo tempo é facilmente reciclável. O estudo foi publicado em uma revista setorial.

“A fibra de carbono é um material único composto quase inteiramente por átomos de carbono. Grande resistência mecânica com baixo peso, resistência a altas temperaturas e excelente resistência à corrosão garantiram sua ampla aplicação em indústrias de alta tecnologia como ciência de foguetes, aviação, construção e medicina. Materiais compósitos reforçados com fibra de carbono são especialmente procurados na indústria aeronáutica”, disse o serviço de imprensa da MISiS.

“Os pesquisadores usaram fibra de carbono fabricada na Rússia como material de reforço. Para a fabricação da matriz, em vez da resina epóxi usual nesses casos, foi utilizado pela primeira vez o pó de polietersulfona. É um polímero termoplástico amorfo, resistente a altas temperaturas, vapor e diversos produtos químicos, e possui excelentes propriedades mecânicas. Também é importante que a polietersulfona seja reciclável, ao contrário do epóxi”, explicou um representante da universidade.

Os pesquisadores selecionaram as melhores condições para obter um material compósito e determinaram que o teor ideal de fibras de carbono para compósitos de aeronaves à base de polietersulfona é de 60 a 70% da massa total da estrutura.

A superfície da fibra de carbono foi adicionalmente modificada por oxidação térmica, resultando na formação de uma fina camada na superfície dos filamentos de carbono, contendo um grande número de grupos funcionais contendo oxigênio, o que promove uma melhor adesão da fibra de carbono para a matriz polimérica.

Para a impregnação do pré-molde de carbono, em vez da tradicional impregnação por fusão de alta pressão do polímero, foi utilizada uma tecnologia de solução – o pó de polietersulfona foi primeiro dissolvido com um solvente orgânico à temperatura ambiente, após o que a fibra de carbono modificada foi impregnada com o solução resultante. 

Depois, os protótipos foram secos a uma temperatura de 100°C por quatro horas, em seguida, o pré-molde foi colocado em um molde, onde a estrutura foi finalmente formada sob pressão a uma temperatura de 350°C por 30 minutos.

O uso de fibra de carbono modificada permitiu obter uma estrutura estável do compósito resultante e melhorar significativamente suas propriedades mecânicas e resistência a altas temperaturas. Ao mesmo tempo, como observam os autores do estudo, a tecnologia proposta para a criação de compósitos à base de polietersulfona e fibras de carbono permite controlar as propriedades do material final em função do grau de preenchimento da matriz polimérica com fibras.

O novo material ainda está sendo estudado, de modo que não há uma previsão para que seja colocado em produção ou usado na indústria aeronáutica.

Carlos Ferreira
Carlos Ferreira
Managing Director - MBA em Finanças pela FGV-SP, estudioso de temas relacionados com a aviação e marketing aeronáutico há duas décadas. Grande vivência internacional e larga experiência em Data Analytics.

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