Flygvärlden förlitar sig allt mer på kolfiberförstärkta polymerkompositer för att bygga strukturer av satelliter, raketer och jetflygplan.

Men livslängden för dessa material begränsas av hur de hanterar värme.

Ett team av FAMU-FSU College of Engineering-forskare från Florida State University's High-Performance Materials Institute utvecklar en design för en värmesköld som bättre skyddar de extremt snabba maskinerna. Deras verk kommer att publiceras i novemberutgåvan av Kol .

"Just nu, våra flygsystem blir mer och mer höghastighets, till och med gå in i hypersoniska system, som är fem gånger ljudets hastighet, "sade professor Richard Liang, chef för HPMI. "När du har så höga hastigheter, det finns mer värme på en yta. Därför, vi behöver ett mycket bättre termiskt skyddssystem. "

Teamet använde kolnanorör, som är sammanlänkade hexagoner av kolatomer i form av en cylinder, för att bygga värmesköldarna. Ark av dessa nanorör är också kända som "buckypaper, "ett material med otrolig förmåga att leda värme och elektricitet som har varit ett fokus för studier vid HPMI. Genom att blötlägga bokpappret i ett harts tillverkat av en förening som kallas fenol, forskarna kunde skapa en lätt, flexibelt material som också är tillräckligt hållbart för att potentiellt skydda en rakets eller jetstrålar från den intensiva värme som den möter när den flyger.

Befintliga värmesköldar är ofta mycket tjocka jämfört med basen de skyddar, sa Ayou Hao, en forskarfakultetsmedlem vid HPMI.

Denna design låter ingenjörer bygga en mycket tunn sköld, som en slags hud som skyddar flygplanet och hjälper till att stödja dess struktur.

Efter att ha byggt värmesköldar av varierande tjocklek, forskarna satte dem på prov.

Ett test involverade att applicera en flamma på proverna för att se hur de förhindrade värme från att nå det kolfiberlager som de var avsedda att skydda. Efter det, forskarna böjde proverna för att se hur starka de var kvar.

De fann att proverna med pappersark var bättre än kontrollprover vid spridning av värme och hindrade det från att nå basskiktet. De förblev också starka och flexibla jämfört med kontrollprover gjorda utan skyddande lager av nanorör.

Den flexibiliteten är en hjälpsam egenskap. Nanorören är mindre sårbara för sprickbildning vid höga temperaturer jämfört med keramik, ett typiskt värmesköldmaterial. De är också lätta, vilket är användbart för ingenjörer som vill minska vikten på allt på ett flygplan som inte hjälper hur det flyger.