Nuevos composites cerámicos calientes

Los CMC ya se han empleado en aplicaciones espaciales de alta temperatura con condiciones exigentes y también podrían ser claramente beneficiosos en los sectores de la fabricación, el transporte y la energía. No obstante, en la actualidad, estos materiales son difíciles y caros de obtener y para ello se requieren tiempos prolongados de procesamiento y mucha energía.

Superar estos retos con el fin de abrir las puertas a nuevas tecnologías de materiales es lo que impulsa el proyecto HELM, financiado por la Unión Europea. Los científicos estudian tecnologías de calentamiento mediante MW innovadoras para integrarlas en las rutas de procesamiento térmico convencionales y, en última instancia, sustituirlas.

Con ellas se podría reducir el tiempo de procesamiento en el 60 % o más y el consumo de energía del 50 al 60 % para reducciones simultáneas de costes. Las rutas convencionales que se estudian son la infiltración química en fase vapor (CVI), la infiltración con silicio líquido (LSI), la expansión de grafito (GE) y la impregnación con polímero y pirólisis (PIP).

Por primera vez, se ha construido un horno totalmente de grafito con el fin de evitar la contaminación del material obtenido. Los modelos han facilitado la caracterización detallada del comportamiento térmico y electromagnético del horno en relación con sus paredes de grafito y el horno a escala piloto está, actualmente, próximo a finalizarse.

Las pruebas realizadas con un horno MW-LSI a pequeña escala de laboratorio dieron resultados muy prometedores. La licuefacción del silicio se produjo en tan solo unos minutos en lugar de las varias horas que tarda en un horno convencional industrial. Actualmente se están construyendo un sistema de laboratorio a una escala mayor para seguir con las pruebas y la optimización. También se ha demostrado que el proceso de MW-GE es muy rápido y eficiente. En la actualidad se trabaja en desarrollar un horno a escala piloto en colaboración con socios industriales.

Aprovechando el éxito con la cámara del horno MW-CVI, que no utiliza cuarzo, el calentamiento mediante MW en el proceso PIP se llevará a cabo sin cavidad de cuarzo. Las simulaciones facilitaron un diseño adecuado para lograr un campo de MW uniforme.

Los científicos de HELM están en buen camino para obtener una tecnología de calentamiento mediante microondas que reduzca de forma importante el tiempo y el consumo de energía frente a los procesos estándar térmicos solamente. El procesamiento facilitará obtener CMC y EG de alta calidad y más rentables, lo cual permitirá obtener nuevas microestructuras que, actualmente, no son accesibles con tecnología convencional.