No campo de alta tecnologia, a tecnologia de materiais é um dos principais facilitadores para a realização de outras tecnologias. Entre os novos materiais, as cerâmicas avançadas têm recebido atenção significativa devido à sua excepcional resistência, plasticidade, resistência ao desgaste, resistência ao impacto, estabilidade em altas temperaturas e excelentes funcionalidades eletromagnéticas, ópticas e químicas.

O setor aeroespacial impõe requisitos extremamente rigorosos ao desempenho dos materiais. As cerâmicas avançadas, com sua resistência à alta temperatura, excelente tenacidade à fratura, alta dureza, alta resistência dielétrica, excepcional resistência ao choque térmico e propriedades tribológicas superiores, são uma excelente escolha para aplicações aeroespaciais. Esses materiais garantem uma confiabilidade mecânica excepcional, resistência ao calor e resistência ao desgaste.

Armadura de helicóptero

Rolamentos de cerâmica

Camuflagem e Furtividade Infravermelha

Materiais Transparentes a Ondas Radome

Baterias de satélite

Revestimentos Antioxidantes

Substratos cerâmicos

Casco da nave espacial

Janelas de Proteção para Sistemas Infravermelhos

Motores de Aviação

Geração de Oxigênio em Alta Altitude

Dada a ênfase na sobrevivência em campo de batalha no design de helicópteros armados, materiais leves de armadura composta de cerâmica são empregados nos assentos e partes críticas do helicóptero. As cerâmicas especializadas usadas nessas aplicações incluem principalmente cerâmicas de alumina e cerâmicas de carbeto de boro.

Cerâmicas de alumina oferecem excelente isolamento, não inflamabilidade, resistência à corrosão e durabilidade robusta, tornando-as menos propensas a danos. Elas compartilham propriedades excepcionais com outros materiais orgânicos e metálicos, ao mesmo tempo em que exibem resistência química superior à corrosão e tolerância a metais fundidos. Com uma dureza comparável à do coríndon, sua resistência ao desgaste rivaliza com a de ligas ultra-rígidas.

O carbeto de boro, comumente conhecido como diamante sintético, é um boreto com uma dureza extremamente alta. Pode ser usado como revestimento cerâmico para navios de guerra e helicópteros devido à sua natureza leve e sua capacidade de resistir à penetração de projéteis perfurantes, formando uma camada protetora integrada por meio de revestimento por pulverização térmica.

O antigo helicóptero Mi-28 soviético utilizou ousadamente cerâmicas avançadas como materiais de proteção em seu fuselagem e exterior da cabine. O design apresenta duas camadas de blindagem, com placas de liga de titânio de espessura considerável sanduíche entre elas. Externamente, grandes quantidades de cerâmicas especializadas foram empregadas. As placas de blindagem de cerâmica têm apenas um terço da densidade das placas de liga de titânio, mas mais do que dobram seu desempenho defensivo. Além disso, a cabine é equipada com vidro à prova de balas capaz de resistir a impactos diretos de balas de calibre 12,7 mm e fragmentos de canhões automáticos de calibre 20 mm.

Rolamentos cerâmicos são amplamente utilizados na indústria aeroespacial devido às suas propriedades excepcionais, incluindo resistência a altas temperaturas, tolerância a baixas temperaturas, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, isolamento magnético e elétrico, e capacidade de alta velocidade de rotação. Esses rolamentos são especificamente desenvolvidos para as condições exigentes da indústria aeroespacial, como ambientes severos, cargas pesadas, baixas temperaturas e operações sem lubrificação. Eles representam a combinação perfeita de novos materiais, processos inovadores e designs estruturais avançados.

A tecnologia de camuflagem e stealth infravermelho cerâmico envolve o uso de materiais cerâmicos funcionais infravermelhos para reduzir ou alterar as características de radiação infravermelha de um alvo, alcançando assim baixa detectabilidade infravermelha. Esses materiais possuem a capacidade de modificar as características de radiação infravermelha, exibindo baixa emissividade infravermelha dentro das bandas de janela atmosférica. Nos campos infravermelhos, eles ajudam a mesclar a assinatura infravermelha do alvo com o ambiente circundante, alcançando a correspondência de terreno infravermelho e minimizando os sinais de assinatura infravermelha do alvo ao máximo.

Materiais cerâmicos de nitreto de silício poroso oferecem baixa constante dielétrica e perda dielétrica, baixa densidade, boa isolação térmica, resistência apropriada, longa vida útil e absorção relativamente baixa de ondas de radar em comparação com outros materiais cerâmicos, tornando-os altamente adequados para aplicações transparentes a ondas aeroespaciais.

Para maximizar a vida útil das baterias de satélite, são necessários materiais separadores cerâmicos. Os separadores cerâmicos são feitos de materiais compostos, como elementos de terras raras, formados por mistura fina a vácuo e sinterização em alta temperatura. Esses separadores são resistentes a ácidos e álcalis fortes e são insolúveis em soluções de banho de ácido crômico.

Materiais compostos de carbono/carbono são amplamente utilizados na indústria aeroespacial para componentes como bocais de motores de foguetes e discos de freio de aeronaves devido às suas propriedades únicas. No entanto, eles são propensos à oxidação em ambientes ricos em oxigênio acima de 400°C, o que reduz drasticamente seu desempenho. Para resolver isso, revestimentos cerâmicos anti-oxidação são aplicados, proporcionando excelente estabilidade física e química para proteger contra a oxidação.

Durante a ascensão de um foguete através da atmosfera, ocorre uma fricção externa significativa, que afeta sensores internos como sensores de temperatura e pressão. As forças externas geram calor substancial, e a precisão dos sensores de pressão é crítica. Se as placas de circuito interno forem danificadas devido a forças externas, o sensor se torna inútil. Substratos de cerâmica de zircônia, com sua alta resistência ao desgaste e resistência à compressão, são ideais para prevenir tais danos.

Revestimentos cerâmicos de alta temperatura, como HfB2, ZrB2 e ZrC, são essenciais para melhorar a resistência ablativa da superfície e a resistência à erosão atmosférica, especialmente para veículos hipersônicos. Essas cerâmicas de ultra-alta temperatura desempenham um papel crucial na melhoria da resistência à erosão da superfície do veículo, tornando-as insubstituíveis para a proteção da superfície da espaçonave.

Este cerâmico, composto de óxido de ítrio e óxido de magnésio, foi desenvolvido em conjunto por jovens estudiosos da Universidade Federal do Extremo Oriente da Rússia, do Instituto de Química da Academia de Ciências do Extremo Oriente da Rússia, do Instituto de Cristais Únicos da Academia Nacional de Ciências da Ucrânia e do Instituto de Silicato da Academia de Ciências de Xangai. É utilizado para janelas protetoras de sistemas infravermelhos em equipamentos aeroespaciais, permitindo mais de 70% de transmissão de luz infravermelha abaixo de 6000 nm.

Todos os motores operam com base no princípio do ciclo de Carnot, onde temperaturas mais altas do gás resultam em maior eficiência. Para melhorar a relação empuxo-peso e reduzir o consumo de combustível em motores aeroespaciais, aumentar a temperatura de entrada da turbina é fundamental. Portanto, a pesquisa em cerâmicas estruturais de alta temperatura e compósitos de matriz cerâmica tornou-se crítica para o desenvolvimento de motores aeroespaciais de alta relação empuxo-peso. Empresas europeias, como a European Engine Company, têm liderado na fabricação de materiais compostos para sistemas de propulsão de foguetes, com cerâmicas de fibra agora representando uma parte significativa das estruturas de foguetes e motores.

As missões de voo modernas frequentemente duram muitas horas, e as aeronaves de combate não conseguem criar um ambiente tão adaptável para os pilotos como as companhias aéreas comerciais fazem. Em casos de emergências como a ruptura da cobertura da cabine, os pilotos devem continuar a lutar em altitudes elevadas. Isso requer um fornecimento contínuo de oxigênio ao longo da missão, tanto para condições de voo regulares quanto em situações de emergência. Portanto, equipamentos especializados de fornecimento de oxigênio garantem que os pilotos recebam oxigênio puro ou enriquecido durante missões de longa duração e em condições de emergência.