Gasturbinerna som driver flygplansmotorer är beroende av keramiska beläggningar som säkerställer strukturell stabilitet vid höga temperaturer. Men dessa beläggningar kontrollerar inte värmestrålning, begränsar motorns prestanda.

Forskare vid Purdue University har konstruerat keramiska "nanorör" som beter sig som termiska antenner, ger kontroll över spektrum och riktning för värmestrålning vid hög temperatur.

Verket publiceras i Nanobokstäver , en tidskrift av American Chemical Society. En illustration av de keramiska nanorören kommer att presenteras som tidskriftens tilläggsomslag i ett kommande nummer.

"Genom att kontrollera strålning vid dessa höga temperaturer, vi kan öka beläggningens livslängd. Motorns prestanda skulle också öka eftersom den kunde hållas varmare med mer isolering under längre tidsperioder, sa Zubin Jacob, en docent i el- och datateknik vid Purdue.

Arbetet är en del av ett större sökande på fältet efter ett brett utbud av material som tål högre temperaturer. 2016, Jacobs team utvecklade ett termiskt "metamaterial" - tillverkat av volfram och hafniumoxid - som styr värmestrålning med avsikten att förbättra hur spillvärme skördas från kraftverk och fabriker.

En ny klass av keramik skulle expandera på sätt att mer effektivt använda värmestrålning.

Jacobs team, i samarbete med Purdue-professorerna Luna Lu och Tongcang Li, byggde nanorör av ett framväxande keramiskt material som kallas bornitrid, känd för sin höga termiska stabilitet.

Dessa bornitrid nanorör kontrollerar strålning genom oscillationer av ljus och materia, kallade polaritoner, inuti det keramiska materialet. Höga temperaturer exciterar polaritonerna, som nanorören – som antenner – sedan kopplas effektivt till utgående värmestrålning.

Antennerna kan ge förmågan att accelerera strålningen, utföra förbättrad kylning av ett system eller skicka information i mycket specifika riktningar eller våglängder, sa Jacob.

Forskarna planerar att konstruera mer keramiska material med polaritoniska egenskaper för en mängd olika applikationer.

"Polaritonisk keramik kan förändra spelet och vi vill att de ska användas brett, sa Jakob.