Scoperta rivoluzionaria: una nuova lega per motori ad alte prestazioni
Esperimenti condotti per tre anni presso la stazione spaziale Tiangong della Cina hanno portato a risultati rivoluzionari che potrebbero migliorare le prestazioni di missili e veicoli ipersonici. Gli scienziati hanno utilizzato i dati raccolti per sviluppare un nuovo materiale: una lega di niobio-silicio. Il niobio, un metallo raro, è comunemente impiegato in acciai ad alte prestazioni. Questa nuova lega è progettata per resistere a temperature estreme, rendendola particolarmente adatta per motori di aerei ad alte prestazioni.
Resistenza alle temperature estreme
Secondo quanto riportato dal South China Morning Post (SCMP), le pale del motore turboventola realizzate con questa lega possono sopportare temperature superiori a 1.700 gradi Celsius. La produzione di questa lega è estremamente complessa. Fino ad oggi, la produzione su larga scala della lega di niobio-silicio ha incontrato due principali ostacoli: la lenta crescita dei cristalli e la fragilità del materiale.
- La formazione di cristalli robusti richiede solitamente un lungo periodo di tempo, circa 100 ore a temperature prossime ai 1.600 gradi Celsius.
- Il materiale risultante è estremamente fragile a temperatura ambiente, rendendolo inadatto per l’utilizzo in motori.
Innovativo metodo di produzione
Il team guidato da Wei Bingbo, accademico dell’Accademia cinese delle scienze e professore presso la Northwestern Polytechnical University, ha superato con successo queste sfide legate alla produzione della lega di niobio-silicio. Il team ha sviluppato un innovativo metodo di raffreddamento rapido che consente di produrre cristalli di niobio-silicio di alta qualità a una velocità di quasi 9 centimetri al secondo.
- Questo approccio ha notevolmente ridotto i tempi di produzione rispetto ai metodi convenzionali.
- È stata aggiunta una piccola quantità di afnio alla lega per potenziare la resistenza dei cristalli, aumentando la loro resistenza a temperatura ambiente di oltre tre volte.
Implicazioni per l’industria aerospaziale cinese
Questo significativo progresso ha importanti implicazioni per l’industria aerospaziale cinese. A causa delle sanzioni imposte dagli Stati Uniti alle università cinesi, come la Northwestern Polytechnical University, che hanno ostacolato le loro ricerche, questa università ha accelerato gli sforzi nella ricerca su tecnologie avanzate come gli aerei ipersonici.
- Ciò ha portato a un maggiore sostegno da parte del governo e dell’esercito cinesi, consentendo al team di Wei di condurre esperimenti presso la stazione spaziale cinese a partire dal 2021.
Ricerca in microgravità
L’ambiente di microgravità nello spazio comporta variazioni nel comportamento dei materiali rispetto alla Terra, dove la gravità gioca un ruolo predominante. Gli esperimenti condotti in microgravità hanno portato all’osservazione di fenomeni unici.
- Durante la rapida solidificazione della lega di niobio-silicio, si è formata una struttura porosa di ritiro distintiva nell’ambiente di microgravità, diversa da quanto osservato di solito sulla Terra.
- I modelli di crescita dei cristalli osservati nello spazio differivano da quelli osservati negli esperimenti terrestri.
Scoperta strategica
Questa approfondita ricerca e comprensione ha portato allo sviluppo della lega di niobio-silicio, definita dai ricercatori un “regalo dal cielo”. Secondo gli esperti del settore, la produzione su larga scala di questa lega potrebbe potenziare le industrie militari e manifatturiere di alta gamma della Cina.
- La dipendenza della Cina dalle importazioni di niobio sottolinea l’importanza strategica di questa scoperta, considerando che il Paese è il principale consumatore mondiale di questo metallo raro, pur possedendo meno dell’1% delle riserve globali di niobio.
Impatto globale
Il Brasile, uno dei principali fornitori di niobio per la Cina e membro dei BRICS, produce circa il 90% del niobio mondiale. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Acta Physica Sinica.
