De acordo com as últimas notícias, a MATECH, sediada na Califórnia, assinou um contrato com uma importante empresa de defesa para o desenvolvimento de invólucros de mísseis hipersônicos para testes de voo usando os compósitos de matriz cerâmica ZrOC (C/ZrOC) reforçados com fibra de carbono da empresa. Em 2023, a MATECH produziu com sucesso 50 quilos de material compósito de matriz cerâmica (CMC) para o programa deste ano.
O desenvolvimento da MATECH de isoladores estruturais altamente estáveis dimensionalmente e de temperatura ultra-alta (UHT) ajuda a superar os desafios de alta temperatura associados aos invólucros de mísseis hipersônicos em altas velocidades; esses invólucros de mísseis ficam muito quentes quando voam em condições hipersônicas, então, quanto mais rápido eles voam, mais quentes ficam.
O compósito de matriz cerâmica C/ZrOC da MATECH é um material hipersônico de baixa ablação que é de baixo custo, escalável e fácil de fabricar. Ele foi testado em temperaturas acima de 2760 graus em pressões extremas de paralisação em vários laboratórios governamentais. Além disso, a empresa diz que o custo de fabricação deste compósito à base de cerâmica é igual ou menor do que seus equivalentes de metal mais pesados e menos capazes.
Além de invólucros de mísseis hipersônicos para defesa, o Sistema de Proteção Térmica (TPS) C/ZrOC da MATECH é ideal para escudos térmicos reutilizáveis em espaçonaves comerciais. Além disso, o C/ZrOC da MATECH pode suportar os fluxos de calor extremos do retorno lunar e do retorno a Marte.
Compromisso de longo prazo da MATECH com compósitos de temperatura ultra-alta
Desde sua criação em 1989, a MATECH está comprometida com a comercialização de fibras cerâmicas de alta e ultra-alta temperatura (UHT) e tecnologias de compósitos de matriz cerâmica. A MATECH desenvolveu uma gama de polímeros pré-cerâmicos para a fabricação de carboneto de silício (SiC), nitreto de silício/carboneto de silício (SiNC), óxido de silício carbono (SOC), nitreto de silício (Si3N4) e carboneto de hafnoceno (HfC). Todos eles são usados em aplicações estruturais de alta temperatura.
Pontas de nariz hipersônicas são, sem dúvida, as aplicações de ultra-alta temperatura (UHT) mais exigentes para materiais de mísseis. Manter a forma é essencial para a operação de mísseis. Cerâmicas termicamente prensadas de alta densidade, como carboneto de silício, fornecem as menores taxas de oxidação e ablação. No entanto, as cerâmicas têm baixa resistência ao choque térmico e baixa tenacidade. Em contraste, os compósitos de matriz cerâmica (CMCs) oferecem alta tenacidade.
Atualmente, o método de preparação usual para compósitos de matriz cerâmica é começar com CMC de 40-50% de densidade e então usar a Técnica de Sinterização Assistida de Campo (FAST), que termina com densidades que estão longe de 100% e têm um desempenho muito ruim, pois as fibras são destruídas. A empresa, portanto, reconheceu a necessidade de ser mais densa desde o início da pré-forma, com porosidade de até 7-10%, o que a empresa demonstrou com sucesso que pode ser alcançado em menos de 10 minutos com até 99,9% de SiC/SiC denso com a resistência e tenacidade esperadas da CMC.
Os compósitos de carbono-carbono (C/C) foram desenvolvidos pela primeira vez em 1958 como um material de ponta de nariz de reentrada balística e, embora os compósitos de carbono-carbono de alta densidade (HDCC) tenham excelentes propriedades, eles têm taxas de ablação muito altas em altas temperaturas e pressões de fluxo estagnadas. Com base nisso, a MATECH desenvolveu um material hipersônico de taxa de ablação muito baixa, conhecido como compósitos C/ZrOC, que são de baixo custo, produzidos em massa e fáceis de fabricar. Com forte apoio da Agência de Defesa de Mísseis dos EUA, a MATECH alcançou o status de pré-qualificação para aplicações de defesa hipersônica e de mísseis para suas variantes de propulsão e TPS de C/ZrOC de temperatura ultra-alta (UHT). Eles foram desenvolvidos especificamente para alto desempenho e facilidade de fabricação para atender às necessidades críticas de defesa e espaço civil.
E em janeiro, a MATECH anunciou que desenvolveu compósitos de matriz de carbono (C/C) reforçados com fibra de carbono de ultra-alta densidade. Esta nova tecnologia inovadora tornará os compósitos C/C 20 vezes mais resistentes à ablação e oxidação do que os materiais C/C disponíveis atualmente, e espera-se que sejam usados em componentes exigentes de nariz e de ponta, como mísseis hipersônicos e reentrada balística.