En el campo de alta tecnología, la tecnología de materiales es uno de los habilitadores clave para la realización de otras tecnologías. Entre los nuevos materiales, las cerámicas avanzadas han captado una atención significativa debido a su excepcional resistencia, plasticidad, resistencia al desgaste, resistencia al impacto, estabilidad a altas temperaturas y destacadas funcionalidades electromagnéticas, ópticas y químicas.

El sector aeroespacial impone requisitos extremadamente estrictos sobre el rendimiento de los materiales. Las cerámicas avanzadas, con su resistencia a altas temperaturas, excelente tenacidad a la fractura, alta dureza, alta resistencia dieléctrica, excepcional resistencia al choque térmico y propiedades tribológicas superiores, son una excelente elección para aplicaciones aeroespaciales. Estos materiales garantizan una fiabilidad mecánica excepcional, resistencia al calor y resistencia al desgaste.

Armadura de helicóptero

Rodamientos de cerámica

Camuflaje infrarrojo y sigilo

Materiales transparentes a las ondas de radio.

Baterías satelitales

Recubrimientos Antioxidantes

• Substratos de cerámica

Cáscaras de nave espacial

Ventanas protectoras para sistemas infrarrojos

Motores de Aviación

Generación de oxígeno de gran altitud

Dada la importancia de la supervivencia en el campo de batalla en el diseño de helicópteros armados, se emplean materiales de armadura compuesta de cerámica ligera en los asientos y partes críticas del helicóptero. Las cerámicas especializadas utilizadas en estas aplicaciones incluyen principalmente cerámicas de alúmina y cerámicas de carburo de boro.

Las cerámicas de alúmina ofrecen una excelente capacidad de aislamiento, no inflamabilidad, resistencia a la corrosión y durabilidad robusta, lo que las hace menos propensas a dañarse. Comparten propiedades sobresalientes con otros materiales orgánicos y metálicos, al mismo tiempo que exhiben una resistencia química superior a la corrosión y tolerancia al metal fundido. Con una dureza comparable a la del corindón, su resistencia al desgaste rivaliza con la de las aleaciones ultra duras.

El carburo de boro, comúnmente conocido como diamante sintético, es un boruro con una dureza extremadamente alta. Puede ser utilizado como un revestimiento cerámico para buques de guerra y helicópteros debido a su naturaleza ligera y su capacidad para resistir la penetración de proyectiles perforantes, formando una capa protectora integrada a través de un recubrimiento por pulverización térmica.

El antiguo helicóptero soviético Mi-28 utilizó audazmente cerámicas avanzadas como materiales protectores en su fuselaje y exterior de la cabina. El diseño cuenta con dos capas de blindaje, con placas de aleación de titanio de considerable grosor intercaladas entre ellas. Externamente, se emplearon grandes cantidades de cerámicas especializadas. Las placas de blindaje de cerámica tienen solo un tercio de la densidad de las placas de aleación de titanio pero más del doble de su rendimiento defensivo. Además, la cabina está equipada con cristales antibalas capaces de resistir impactos directos de balas de calibre 12,7 mm y fragmentos de autocañones de calibre 20 mm.

Los rodamientos cerámicos son ampliamente utilizados en la industria aeroespacial debido a sus propiedades excepcionales, que incluyen resistencia a altas temperaturas, tolerancia a bajas temperaturas, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, aislamiento magnético y eléctrico, y capacidad de alta velocidad de rotación. Estos rodamientos están específicamente desarrollados para las exigentes condiciones de la industria aeroespacial, como entornos hostiles, cargas pesadas, bajas temperaturas y operaciones sin lubricación. Representan la combinación perfecta de nuevos materiales, procesos innovadores y diseños estructurales avanzados.

La tecnología de camuflaje y sigilo infrarrojo cerámico implica el uso de materiales cerámicos funcionales infrarrojos para reducir o alterar las características de radiación infrarroja de un objetivo, logrando así una baja detectabilidad infrarroja. Estos materiales poseen la capacidad de modificar las características de radiación infrarroja, mostrando una baja emisividad infrarroja dentro de las bandas de ventana atmosférica. En campos infrarrojos, ayudan a mezclar la firma infrarroja del objetivo con el entorno circundante, logrando una coincidencia de terreno infrarrojo y minimizando las señales de firma infrarroja del objetivo en la mayor medida posible.

Los materiales transparentes a las ondas aeroespaciales (radomos) están diseñados para proteger los sistemas de comunicación, telemetría, detonación y guía de las naves espaciales, garantizando su correcto funcionamiento en condiciones ambientales y climáticas adversas. Los materiales cerámicos de nitruro de silicio poroso ofrecen una constante dieléctrica y pérdida dieléctrica bajas, baja densidad, buena aislación térmica, resistencia adecuada, larga vida útil y absorción de ondas de radar relativamente baja en comparación con otros materiales cerámicos, lo que los hace altamente adecuados para aplicaciones transparentes a las ondas aeroespaciales.

Para maximizar la vida útil de las baterías de satélite, se requieren materiales separadores cerámicos. Los separadores cerámicos están hechos de materiales compuestos como elementos de tierras raras, formados mediante mezcla fina al vacío y sinterización a alta temperatura. Estos separadores son resistentes a ácidos y álcalis fuertes y son insolubles en soluciones de baño de ácido crómico.

Los materiales compuestos de carbono/carbono se utilizan ampliamente en la industria aeroespacial para componentes como toberas de motores de cohetes y discos de freno de aeronaves debido a sus propiedades únicas. Sin embargo, son propensos a la oxidación en entornos ricos en oxígeno por encima de los 400°C, lo que reduce drásticamente su rendimiento. Para abordar esto, se aplican recubrimientos cerámicos antioxidantes, que proporcionan una excelente estabilidad física y química para proteger contra la oxidación.

Durante el ascenso de un cohete a través de la atmósfera, se produce una fricción externa significativa, que afecta a los sensores internos como los sensores de temperatura y presión. Las fuerzas externas generan un calor considerable, y la precisión de los sensores de presión es crítica. Si las placas de circuito interno se dañan debido a fuerzas externas, el sensor se vuelve inútil. Los sustratos de cerámica de circonia, con su alta resistencia al desgaste y resistencia a la compresión, son ideales para prevenir dicho daño.

Los recubrimientos cerámicos de alta temperatura como HfB2, ZrB2 y ZrC son esenciales para mejorar la resistencia ablativa de la superficie y la resistencia a la erosión atmosférica, especialmente para vehículos hipersónicos. Estas cerámicas de ultra alta temperatura desempeñan un papel crucial en mejorar la resistencia a la erosión de la superficie del vehículo, haciéndolas insustituibles para la protección de la superficie de las naves espaciales.

Este cerámico, compuesto de óxido de itrio y óxido de magnesio, fue desarrollado conjuntamente por jóvenes académicos de la Universidad Federal del Lejano Oriente de Rusia, el Instituto de Química de la Academia de Ciencias del Lejano Oriente de Rusia, el Instituto de Cristales Únicos de la Academia Nacional de Ciencias de Ucrania y el Instituto de Silicato de la Academia de Ciencias de Shanghai. Se utiliza para ventanas protectoras de sistemas infrarrojos en equipos aeroespaciales, permitiendo más del 70% de transmisión de luz infrarroja por debajo de 6000 nm.

Todos los motores funcionan según el principio del ciclo de Carnot, donde temperaturas de gas más altas resultan en una mayor eficiencia. Para mejorar la relación empuje-peso y reducir el consumo de combustible en los motores aeroespaciales, aumentar la temperatura de entrada de la turbina es clave. Por lo tanto, la investigación en cerámicas estructurales de alta temperatura y compuestos de matriz cerámica se ha vuelto crítica para el desarrollo de motores aeroespaciales de alta relación empuje-peso. Empresas europeas, como la European Engine Company, han tomado la delantera en la fabricación de materiales compuestos para sistemas de propulsión de cohetes, con cerámicas de fibra que ahora representan una parte significativa de las estructuras de cohetes y motores.

Las misiones de vuelo modernas a menudo duran muchas horas, y las aeronaves de combate no pueden crear un entorno tan adaptable para los pilotos como lo hacen las aerolíneas comerciales. En casos de emergencias como la ruptura de la cubierta de la cabina, los pilotos deben seguir luchando a altas altitudes. Esto requiere un suministro continuo de oxígeno durante toda la misión, tanto para las condiciones normales de vuelo como en situaciones de emergencia. Por lo tanto, el equipo especializado de suministro de oxígeno garantiza que los pilotos reciban oxígeno puro o enriquecido durante misiones de larga duración y en condiciones de emergencia.