Mas esta abordagem tem um limite bem conhecido: as peças metálicas utilizadas tradicionalmente nos motores suportam mal estas condições extremas. Além de um certo limiar, perdem a sua resistência mecânica e necessitam de sistemas de arrefecimento internos. Estes circuitos, complexos e pesados, aumentam o peso da aeronave e reduzem a eficiência global do motor.
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Os compósitos de matriz cerâmica, ou CMC, surgem como uma solução promissora. Estes materiais distinguem-se pela sua capacidade de permanecer sólidos e estáveis mesmo a temperaturas muito elevadas, sendo ao mesmo tempo mais leves do que as ligas metálicas.
Um CMC pode ser comparado a um betão sofisticado: fibras asseguram a robustez, enquanto uma matriz cerâmica as envolve e mantém a coesão do conjunto. No caso estudado pelos investigadores do CNRS, da Universidade de Bordéus, do CEA e da Safran, esta matriz é composta por carbeto de silício (SiC), um material ao mesmo tempo duro, leve e quimicamente estável.
No entanto, mesmo estas cerâmicas de alto desempenho têm de enfrentar um inimigo formidável: a corrosão a quente. Num motor, os gases de combustão contêm oxigénio, vapor de água e outros compostos que interagem com a matriz e podem, com o tempo, degradar as suas propriedades. Para contrariar este fenómeno, os investigadores introduziram boro no silício, formando uma liga Si-B. Esta ideia não é totalmente nova, pois o efeito protetor do boro já tinha sido observado na indústria, mas nunca tinha sido explicado de forma precisa.
Ao reproduzir o processo industrial à escala do laboratório, os cientistas puderam observar finamente a ação do boro graças a ferramentas de análise avançadas, capazes de sondar a matéria até à escala atómica.
Os seus trabalhos mostram que o boro atua em várias frentes. Estabiliza primeiro a estrutura do carbeto de silício, em particular os seus defeitos, que são muitas vezes pontos de fraqueza onde a corrosão pode iniciar-se. Em seguida, forma minúsculos agrupamentos com o carbono, chamados co-clusters, que limitam a difusão do carbono através do material e, assim, retardam o desgaste interno. Por fim, os investigadores descobriram que os átomos de boro se concentram nas interfaces entre o SiC e a liga Si-B. Apenas numa espessura de alguns nanómetros, esta camada protetora retarda a dissolução do carbono e reforça a barreira contra a corrosão.
Graças a este triplo papel, o boro confere uma proteção duradoura aos compósitos. Concretamente, isto significa que as peças fabricadas com estes novos CMC podem funcionar durante mais tempo e a temperaturas mais elevadas do que as versões atuais. Para a aeronáutica, é um progresso maior: os motores tornam-se mais eficientes, os aviões consomem menos combustível e emitem menos gases com efeito de estufa. Por detrás de uma inovação de laboratório esconde-se, portanto, um desafio direto para o transporte aéreo de amanhã.