Un equipo de ingenieros y científicos de la Universidad de Princeton recibió una subvención de la Fuerza Aérea estadounidense para desarrollar nanopartículas de grafeno que serían capaces de optimizar el combustible empleado en los aviones supersónicos, permitiendo que los mismos alcancen mayores velocidades y economicen recursos. Un avance que constituiría un punto de inflexión en el uso de los motores de combustión en la aviación.
La ayuda económica asciende a tres millones de dólares, y fue otorgada al equipo dirigido por Ilhan Aksay, del Departamento de Ingeniería Química de Princeton. Al mismo tiempo, colaboran en el proyecto especialistas del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de Princeton, de la Universidad estatal de Pennsylvania, de la Universidad de Delaware, de la Universidad de Stanford y de la Universidad de Maryland.
Según una nota de prensa de la Universidad de Princeton, el proyecto fue seleccionado para estudiar la forma en la cual pueden incorporarse como aditivos al combustible de los aviones supersónicos estas partículas diminutas, que podrían ayudar a volar más rápido a estas aeronaves y a lograr que los motores diésel sean más limpios y eficientes.
Las nanopartículas en estudio están compuestas por fragmentos de hojas moleculares de carbono (grafeno) de escasos Angstroms de espesor, y se ha demostrado que son capaces de colaborar en el encendido y quemado de combustibles a mayor velocidad, una característica que podría dar nacimiento a una nueva generación de motores de combustión.
Un material increíble
El grafeno es un material con sorprendentes cualidades, como por ejemplo ser un mejor conductor de electrones que el silicio o funcionar como estructura en transistores de muy bajo consumo energético. Al mismo tiempo, se trata del material más fuerte, duro y resistente que se ha creado hasta la actualidad.
Entre los principales objetivos del equipo dirigido por los ingenieros de Princeton destacan la comprensión cabal del proceso de ignición de los combustibles con ayuda de nanopartículas, y la certeza sobre el tipo de partículas que funcionarían mejor para la construcción de los motores del futuro. Al entender más acabadamente el proceso, se incrementarán las posibilidades de obtener una mayor eficacia en el combustible y los motores.
De esta manera, los especialistas piensan tener una idea más certera sobre los índices de mejoramiento y optimización que se podrán alcanzar en los combustibles para aviones supersónicos. De lograrse este avance, se estaría eliminando una de las principales trabas para un mayor desarrollo de las aeronaves supersónicas.
Es importante recordar que en estos aviones el motor debe funcionar a velocidades más extremas y, lógicamente, el combustible debe moverse más rápidamente y a mayor escala para hacer frente a los requerimientos del motor. En la actualidad, el tiempo de encendido y la velocidad de combustión limitan el desarrollo y optimización de este tipo de motores, indicados para aviones que alcanzan altísimas velocidades de vuelo.
Antecedentes y aplicaciones a futuro
Los aditivos de combustible confeccionados con partículas minúsculas de grafeno podrían lograr que los aviones supersónicos vuelen aún más rápido y que sus motores diésel lleguen a contar con mejores condiciones de eficiencia y protección de la sustentabilidad ambiental.
En 2003, los especialistas Ilhan Aksay y Robert Prud’homme, de la Universidad de Princeton, desarrollaron la primera técnica comercialmente viable para crear grafeno mediante un proceso químico que facilita su división en hojas individuales ultrafinas. Aquí comenzó la historia de este proyecto hoy apuntado a la aeronáutica.
De tan sólo un átomo de grosor, el grafeno garantiza una increíble versatilidad, que se ve agudizada a través de la configuración en hojas extremadamente finas. De acuerdo a quienes postulan al grafeno como el futuro reemplazante del silicio en el área informática, el mismo logra combinar las características más avanzadas de los nanotubos de carbono y la electrónica molecular.
El resultado son hojas moleculares de carbono con inusuales propiedades físicas y eléctricas. Para facilitar estos desarrollos se requerirá del trabajo de un equipo multidisciplinario, dada la complejidad que supone el manejo de las nanopartículas. De conseguirse los resultados esperados, la industria aeronáutica podría cambiar en gran medida en los próximos años.