Ablación
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Ablación
Cuando se someten brevemente a temperaturas muy altas, algunos polímeros, como los fenólicos, pueden sufrir una rápida descomposición en gases y carbón poroso, disipando así el calor y dejando una barrera térmica protectora en el sustrato. Esta pérdida sacrificial de material acompañada de transferencia de energía se conoce como ablación. La interacción de un entorno de alta energía (2,500°C - 5,000°C) con el material ablativo expuesto da como resultado la erosión sacrificial de una cierta cantidad del material de la superficie, y la absorción de energía concomitante controla la temperatura de la superficie y restringe en gran medida el flujo de calor hacia el sustrato.
Las aplicaciones más notables de los materiales ablativos son la protección de vehículos espaciales durante el reentrada en la atmósfera terrestre, la protección de conos de nariz de misiles sometidos a calentamiento aerodinámico durante la lucha hipersónica en la atmósfera, aislando secciones de motores de cohetes de gases de propulsión calientes, resistiendo el intenso sonido radiante de los termonucleares. explosiones, y proporcionando protección térmica para materiales estructurales expuestos a temperaturas muy altas.
Los polímeros se han utilizado como materiales ablativos por una combinación de razones. Algunas de sus ventajas son la alta absorción de calor y la disipación por unidad de masa gastada, que puede variar de varios cientos a varios miles de calorías por gramo de material ablativo; control automático de la temperatura de la superficie mediante degradación ablativa autorreguladora: excelente aislamiento térmico; rendimiento personalizado variando el componente material individual y la composición de los sistemas ablativos; simplicidad de diseño y facilidad de fabricación; (6) peso ligero y bajo costo.
Sin embargo, los ablativos de polímeros solo se pueden usar durante períodos transitorios de unos pocos minutos o menos a temperaturas muy altas y carga de calor. Además, la pérdida por sacrificio del material de la superficie durante la ablación provoca cambios dimensionales que deben predecirse e incorporarse al diseño.
Un material ablativo debe tener un alto calor de ablación, que mide la capacidad del material para absorber y disipar energía por unidad de masa. También debe poseer una buena resistencia incluso después de la carbonización, ya que cualquier desprendimiento del trozo de material que no se ha descompuesto o vaporizado representa un uso deficiente de los perfiles del sistema ablativo en las diversas etapas de calentamiento, carbonización y fusión en dos compuestos fenólicos, uno reforzado con vidrio y el otro con nylon. El sistema reforzado con vidrio parece ser mecánicamente superior porque produce una superficie de vidrio fundido, mientras que el sistema reforzado con nylon puede tener una mayor eficiencia térmica.