Según las últimas noticias, MATECH, con sede en California, ha firmado un contrato con un destacado contratista de defensa para el desarrollo de carcasas de misiles hipersónicos para pruebas de vuelo utilizando los compuestos de matriz cerámica ZrOC (C/ZrOC) reforzados con fibra de carbono de la compañía. En 2023, MATECH produjo con éxito 50 kilogramos de material compuesto de matriz cerámica (CMC) para el programa de este año.
El desarrollo de aisladores estructurales altamente estables dimensionalmente y de ultra alta temperatura (UHT) por parte de MATECH ayuda a superar los desafíos de alta temperatura asociados con las carcasas de misiles hipersónicos a altas velocidades; estas carcasas de misiles se calientan mucho cuando vuelan en condiciones hipersónicas, por lo que cuanto más rápido vuelan, más se calientan.
El compuesto de matriz cerámica C/ZrOC de MATECH es un material hipersónico de baja ablación que es económico, escalable y fácil de fabricar. Se ha probado a temperaturas superiores a 2760 grados con presiones extremas de inactividad en varios laboratorios gubernamentales. Además, la empresa afirma que el costo de fabricación de este compuesto a base de cerámica es igual o menor que el de sus contrapartes de metal más pesadas y menos capaces.
Además de las carcasas de misiles hipersónicos para defensa, el sistema de protección térmica (TPS) C/ZrOC de MATECH es ideal para escudos térmicos reutilizables en naves espaciales comerciales. Además, el C/ZrOC de MATECH puede soportar los flujos de calor extremos del retorno a la Luna y a Marte.
El compromiso a largo plazo de MATECH con los compuestos de temperatura ultraalta
Desde su creación en 1989, MATECH se ha dedicado a la comercialización de tecnologías de compuestos de matriz cerámica y fibras cerámicas de alta y ultraalta temperatura (UHT). MATECH ha desarrollado una gama de polímeros precerámicos para la fabricación de carburo de silicio (SiC), nitruro de silicio/carburo de silicio (SiNC), óxido de silicio y carbono (SOC), nitruro de silicio (Si3N4) y carburo de hafnoceno (HfC). Todos ellos se utilizan en aplicaciones estructurales de alta temperatura.
Las puntas de ojiva hipersónicas son posiblemente las aplicaciones de temperatura ultraalta (UHT) más exigentes para los materiales de misiles. Mantener la forma es fundamental para el funcionamiento de los misiles. Las cerámicas prensadas térmicamente de alta densidad, como el carburo de silicio, ofrecen las tasas de oxidación y ablación más bajas. Sin embargo, las cerámicas tienen poca resistencia al choque térmico y baja tenacidad. Por el contrario, los compuestos de matriz cerámica (CMC) ofrecen una alta tenacidad.
Actualmente, el método habitual de preparación de los compuestos de matriz cerámica consiste en empezar con CMC con una densidad del 40-50% y, a continuación, utilizar la técnica de sinterización asistida por campo (FAST), que acaba obteniendo densidades que distan mucho del 100% y que tienen un rendimiento muy deficiente, ya que las fibras se destruyen. Por tanto, la empresa reconoció la necesidad de que la preforma fuera más densa desde el principio, con una porosidad de hasta el 7-10%, lo que la empresa ha demostrado con éxito desde entonces que se puede conseguir en menos de 10 minutos con una densidad de hasta el 99,9% de SiC/SiC con la resistencia y la tenacidad esperadas de la CMC.
Los compuestos de carbono-carbono (C/C) se desarrollaron por primera vez en 1958 como material para la punta de la nariz de reentrada balística y, si bien los compuestos de carbono-carbono de alta densidad (HDCC) tienen propiedades excelentes, tienen tasas de ablación muy altas a altas temperaturas y presiones de flujo estancadas. Basándose en esto, MATECH desarrolló un material hipersónico de tasa de ablación muy baja, conocido como compuestos C/ZrOC, que son de bajo costo, producibles en masa y fáciles de fabricar. Con el fuerte apoyo de la Agencia de Defensa de Misiles de los EE. UU., MATECH ha logrado el estado de precalificación para aplicaciones hipersónicas y de defensa de misiles para sus variantes de propulsión y TPS C/ZrOC de temperatura ultraalta (UHT). Estos se desarrollaron específicamente para un alto rendimiento y facilidad de fabricación para satisfacer las necesidades críticas de defensa y espacio civil.
En enero, MATECH anunció que había desarrollado compuestos de matriz de carbono (C/C) reforzados con fibra de carbono de densidad ultraalta. Esta innovadora tecnología hará que los compuestos C/C sean 20 veces más resistentes a la ablación y la oxidación que los materiales C/C disponibles actualmente, y se espera que se utilicen en componentes exigentes de punta y borde de ataque, como misiles hipersónicos y de reentrada balística.