Le turbine a gas che alimentano i motori degli aerei si affidano a rivestimenti ceramici che garantiscono stabilità strutturale alle alte temperature. Ma questi rivestimenti non controllano la radiazione termica, limitando le prestazioni del motore.

I ricercatori della Purdue University hanno progettato "nanotubi" in ceramica che si comportano come antenne termiche, offrendo il controllo sullo spettro e la direzione della radiazione termica ad alta temperatura.

L'opera è pubblicata in Nano lettere , una rivista dell'American Chemical Society. Un'illustrazione dei nanotubi di ceramica sarà presentata come copertina supplementare della rivista in un prossimo numero.

"Controllando le radiazioni a queste alte temperature, possiamo aumentare la durata del rivestimento. Le prestazioni del motore aumenterebbero anche perché potrebbe essere mantenuto più caldo con un maggiore isolamento per periodi di tempo più lunghi, " disse Zubin Jacob, professore associato di ingegneria elettrica e informatica alla Purdue.

Il lavoro fa parte di una più ampia ricerca nel campo di una vasta gamma di materiali in grado di resistere a temperature più elevate. Nel 2016, Il team di Jacob ha sviluppato un "metamateriale" termico, fatto di tungsteno e ossido di afnio, che controlla la radiazione termica con l'intenzione di migliorare il modo in cui il calore di scarto viene raccolto dalle centrali elettriche e dalle fabbriche.

Una nuova classe di ceramiche amplierebbe i modi per utilizzare in modo più efficiente la radiazione termica.

la squadra di Giacobbe, in collaborazione con i professori della Purdue Luna Lu e Tongcang Li, costruito nanotubi da un materiale ceramico emergente chiamato nitruro di boro, noto per la sua elevata stabilità termica.

Questi nanotubi di nitruro di boro controllano la radiazione attraverso oscillazioni di luce e materia, chiamati polaritoni, all'interno del materiale ceramico. Le alte temperature eccitano i polaritoni, che i nanotubi, come antenne, si accoppiano in modo efficiente alla radiazione termica in uscita.

Le antenne potrebbero portare la capacità di accelerare la radiazione, eseguire il raffreddamento avanzato di un sistema o inviare informazioni in direzioni o lunghezze d'onda molto specifiche, disse Giacobbe.

I ricercatori hanno in programma di progettare più materiali ceramici con caratteristiche polaritoniche per una serie di applicazioni diverse.

"Le ceramiche polaritoniche possono cambiare le regole del gioco e vogliamo che vengano utilizzate ampiamente, " disse Giacobbe.