Nowe drukowane katalizatory, problem naddźwiękowych samolotów

Nowe drukowane katalizatory rozwiązują problem naddźwiękowych samolotów

Razem ze wzrostem prędkości rośnie też temperatura i nie tylko w kabinie, ale też samej kabiny. Świetnym przykładem tego są naddźwiękowe samoloty, które w przyszłości mogą zapewnić nam transkontynentalne podróże, trwające kilka godzin, ale najpierw trzeba rozwiązać ich temperaturowy. Jak? Naukowcy wskazują, że wykorzystać do tego można ich nowe drukowane katalizatory.

Paliwo jako rozwiązanie problemu temperatury naddźwiękowych samolotów. Ma to sens? Ma i właśnie dołożono do tego kolejny fragment układanki

Jako że samoloty naddźwiękowe, latając wielokrotnie szybciej niż dźwięk, znacząco rozgrzewają swoje kadłuby, to przy ich konstrukcji należy przewidzieć pewnego rodzaju system chłodzenia. Naukowcy uważają, że świetnie sprawdzi się w tym samo paliwo lotnicze, które pełniłoby też funkcję chłodziwa, utrzymując samoloty w bezpiecznej temperaturze. Nie jest to nowy pomysł, bo już od lat 60. XX wieku badano pomysł rozwiązania tego problemu za pomocą paliw endotermicznych, które mogłyby działać zarówno jako paliwo, jak i główne chłodziwo.

Czytaj też: Przez technologię NLOS nawet za zamkniętymi drzwiami możecie być obserwowani

Te nowe drukowane katalizatory w 3D mogą być brakującym elementem tej układanki. W testach laboratoryjnych wykazano, jak dokładnie są one w stanie wywołać reakcje chemiczne niezbędne do wysoce wydajnej absorpcji ciepła. Mówimy tutaj o naprawdę wysokich temperaturach, bo choć samoloty komercyjne zadowalają się niską temperaturą na dużych wysokościach, te naddźwiękowe, rozwijające prędkości ponad 6100 km/h są częścią zupełnie innej bajki. Bajki, gdzie tarcie między samolotem a powietrzem zewnętrznym generuje ogromne ilości ciepła.

Jak nowe drukowane katalizatory rozwiązują problem temperatury naddźwiękowych samolotów?

W przypadku wykorzystania paliwa lotniczego w roli chłodzenia pewnego rodzaju wymiennik ciepła na pokładzie przechwytuje ciepło z rozgrzewających się elementów samolotu i przenosi je z powrotem do chłodnego paliwa węglowodorowego. Gdy paliwo nagrzewa się i osiąga określoną temperaturę, wyzwala reakcje chemiczne, które rozkładają węglowodory na prostsze jednostki, które można następnie wykorzystać do napędu.

Paliwa, które mogą pochłaniać ciepło podczas lotu samolotu, są głównym celem naukowców, ale ten pomysł opiera się na pochłaniających ciepło reakcjach chemicznych, które wymagają wysoce wydajnych katalizatorów. Ponadto wymienniki ciepła, w których paliwo styka się z katalizatorami, muszą być tak małe, jak to możliwe, ze względu na ciasne ograniczenia objętości i masy w samolotach naddźwiękowych.

– mówi autorka Roxanne Hubesch z australijskiego RMIT University.

Czytaj też: Superkondensator inspirowany akordeonem łączy elastyczność z wysoką pojemnością

Problem ten rozwiązano w najnowszych badaniach naukowców, których wnioski opublikowano w artykule w dzienniku Chemical Communications. Polega on na wykorzystaniu druku 3D do wytworzenia struktur kratowych wykonanych ze stopów metali, które następnie pokrywa się zeolitami, czyli specjalnymi syntetycznymi minerałami.

W efekcie uzyskuje się coś w rodzaju miniaturowych reaktorów chemicznych, co w testach wykazało, że gdy te się nagrzewają, część obecnego w nich metalu migruje do szkieletu zeolitu, powodując „niespotykaną aktywność katalityczną”.

Nasze drukowane w 3D katalizatory są jak miniaturowe reaktory chemiczne, a to, co czyni je tak niewiarygodnie skutecznymi, to mieszanka metalu i syntetycznych minerałów. To ekscytujący nowy kierunek dla katalizy, ale potrzebujemy więcej badań, aby w pełni zrozumieć ten proces i zidentyfikować najlepszą kombinację stopów metali o największym wpływie.

Czytaj też: Rewolucja magazynowania danych, czyli pamięć zmiennofazowa z arcyważnym odkryciem

Kiedy więc te katalizatory zobaczymy w naddźwiękowych samolotach? Tego dokładnie nie wiemy. Jednak zarówno firmy, pracujące nad samolotami nowej generacji, będą mogły rozwiązać problem ich temperatur poprzez tego typu katalizatory, podczas gdy sami naukowcy będą nadal rozwijać owoc swój prac i ulepszać.