La Cina sviluppa nello Spazio una nuova lega che resiste ad altissime temperature

Gli esperimenti condotti per tre anni nella stazione spaziale cinese Tiangong hanno dato risultati rivoluzionari che stanno portando alla creazione di nuovi materiali.

Gli scienziati hanno utilizzato questi dati per creare un nuovo materiale: una lega di niobio e silicio. Il niobio è un metallo raro utilizzato principalmente negli acciai ad alte prestazioni.

Questa lega può resistere a temperature estreme, il che la rende ideale per i motori degli aerei ad alte prestazioni.

Secondo il South China Morning Post (SCMP), le pale dei motori turbofan realizzate in lega di niobio-silicio possono sopportare temperature estremamente elevate, superiori a 3.092 gradi Fahrenheit (1.700 gradi Celsius).

Maggiore resistenza e processo rapido

La lega di niobio-silicio è incredibilmente difficile da produrre a causa di due fattori che ne rendono complessa la produzione su grande scala: la crescita lenta dei cristalli e la fragilità.

La formazione di cristalli resistenti richiede spesso tempi lunghi, circa 100 ore a circa 2.912 gradi Fahrenheit (1.600 gradi Celsius). Inoltre, il materiale risultante è altamente fragile a temperatura ambiente, il che lo rende inadatto all’uso nella produzione di motori.

Il team guidato da Wei Bingbo, accademico dell’Accademia delle Scienze cinese e professore presso la Northwestern Polytechnical University, ha superato con successo le sfide associate alla produzione della lega niobio-silicio, sviluppando  un metodo di raffreddamento rapido che consente di produrre cristalli di niobio-silicio di alta qualità a una velocità di quasi 9 centimetri al secondo. Questo riduce drasticamente i tempi di produzione rispetto ai metodi tradizionali.

Il team ha anche incorporato una piccola quantità di afnio nella lega per aumentare la resistenza dei cristalli. In questo modo la resistenza a temperatura ambiente è aumentata di oltre tre volte. Questo miglioramento risolve il problema della fragilità e rende la lega adatta all’uso nei processi di produzione dei motori più impegnativi.

Missile Ipersonico cinese

Ricerca sulla stazione spaziale

Questo sviluppo ha implicazioni per l’industria aerospaziale cinese. Come riporta SCMP, gli Stati Uniti hanno imposto sanzioni a università cinesi come la Northwestern Polytechnical University, ostacolandone la ricerca.

Questa università sta accelerando la ricerca su tecnologie avanzate come i velivoli ipersonici.

Questo ha portato a un aumento del sostegno governativo e militare cinese, consentendo al team di Wei di condurre esperimenti sulla stazione spaziale cinese dal 2021.

L’ambiente di microgravità dello spazio altera il comportamento dei materiali rispetto alla Terra, dove la gravità gioca un ruolo dominante. In assenza di gravità, processi come la crescita dei cristalli e la solidificazione avvengono in modo diverso.

Gli esperimenti in microgravità hanno portato all’osservazione di diversi fenomeni unici. Durante la rapida solidificazione della lega niobio-silicio, nell’ambiente di microgravità si è formata una caratteristica struttura di pori di contrazione, a differenza di quanto si osserva in genere sulla Terra. I ricercatori hanno affermato che questa formazione è stata un “Dono dal cielo”

Secondo gli esperti del settore, la produzione di massa della lega niobio-silicio potrebbe dare impulso all’industria militare e manifatturiera cinese di fascia alta.

La dipendenza della Cina dalle importazioni di niobio evidenzia l’importanza strategica di questa scoperta.
Secondo quanto riferito, la nazione è il più grande consumatore al mondo di questo metallo raro. Tuttavia, la Cina possiede meno dell’1% delle riserve globali di niobio. Il Brasile, uno dei principali fornitori della Cina e membro dei BRICS, produce quasi il 90% del niobio mondiale.