¿Se podrían usar láminas de grafeno apiladas como parte de un escudo térmico, ya que su punto de fusión es de 3000k a 5000 K?

Dado que el material de grafeno es el material más fuerte hecho por el hombre, con propiedades "mágicas", me pregunto si podría considerarse su uso como escudo térmico, ya que su punto de fusión es de 3000 a 5000 K apilado en 10 capas de espesor, que es más alto que las temperaturas de reingreso. .

No estoy de acuerdo, ya que la fusión es el parámetro menos importante. La conductividad térmica y el punto de inflamación (una vez que hay un poco de O2 disponible) parecen mucho más interesantes.
Para el "reingreso", también necesitaría considerar las propiedades de resistencia a la abrasión, ¿no?
"Cartón -- cartón está fuera..." ( youtu.be/3m5qxZm_JqM?t=49 )
@Peter-ReinstateMonica ¡brillante! Has abierto un mundo completamente nuevo de videos que puedo ver para evitar hacer lo que se supone que debo hacer :-)
@CarlWitthoft El punto de fusión es de tanta importancia para un escudo térmico clásico que descartamos mentalmente todos los materiales que se derriten antes de que siquiera tengamos el primer pensamiento consciente sobre ellos. Sólo parece sin importancia. Hay una razón por la que no usamos cera o PE (o hielo de agua, cuyo punto de inflamación no existe).

Respuestas (2)

Para un escudo térmico no ablativo, necesita un material con un punto de fusión muy alto y una conductividad térmica muy baja. No debe quemarse en aire caliente.

Desafortunadamente, el grafeno parece tener una alta conductividad térmica, más alta que el grafito pirolítico. La conductividad térmica en el plano podría ayudar a evitar puntos calientes, pero la conductividad entre planos debería ser baja, como comenta @uhoh.

Se quema a muy baja temperatura de 350 °C, la reacción con el oxígeno comienza por debajo de los 260 °C como comenta @GremlinWranger.

Fuente https://en.wikipedia.org/wiki/Graphene#Thermal_conductivity

Desde el mismo enlace también tenemos el hecho de quemaduras en oxígeno por encima de 260 grados.
Para materiales altamente anisotrópicos como el grafeno apilado, la conductividad térmica en el plano (lo que desearía para la redistribución del calor y evitar puntos calientes) puede ser mucho mayor que la conductividad a través de la pila; y puede ser mucho más difícil encontrar una medida real de la conductividad a través de la pila para el material de grafeno apilado propiamente dicho.
@uhoh, estaría bastante seguro de que si pudiera apilar hojas de grafeno de manera sólida, el TC en el plano cruzado sería considerablemente más bajo que el en el plano. Esto sería especialmente cierto si no hubiera periodicidad en la pila, ya que el transporte de calor en el grafeno depende, al menos en parte, de los fonones. Un TC alto en el plano ayudaría a conducir el calor desde las regiones más calientes a aquellas que son simplemente abrasadoras.
OTOH en una capa delgada de material (por ejemplo, unos cientos de monocapas de grafeno), el flujo de calor en el plano hace algunas cosas extrañas debido al confinamiento de fonones
@Gremlin, sí, ¡el oxígeno caliente será su kryptonita!
@uhoh sí, lo es, pero demasiado delgado para esto en este momento. A medida que se vuelve más grueso, para mantenerse como el grafeno, probablemente tendría que ser una colección de pilas delgadas (del tipo que vinculaste) en lugar de una pila gruesa
Sí, la idea, en última instancia, es no asar a los astronautas , no simplemente para garantizar la integridad estructural del vehículo... de ahí la parte de "escudo" del "escudo térmico".
¿ El grafito es diferente del grafito o es un error tipográfico?

¿"Hojas de grafeno apiladas"? Ok: no busques más allá del grafito , también conocido como carbono. Se utiliza mucho por sus propiedades térmicas, en aplicaciones como electrodos que pueden soportar aluminio fundido.

Y, de hecho, escudos térmicos. Concretamente, carbono reforzado con fibra de carbono , que es de lo que estaban hechos los bordes de ataque del transbordador espacial.

Ahora bien, el grafito no es en realidad lo que entenderías por "grafeno apilado". Son solo pequeños copos de grafeno que apenas se acoplan. Pero para un escudo térmico, eso es realmente algo bueno, porque la conductancia térmica funciona excelente a lo largo de la lámina pero no tan bien entre las capas. Por otro lado, el grafito tiene propiedades mecánicas bastante malas porque las escamas se separan fácilmente unas de otras, por eso necesitas grafito reforzado .

El grafito @uhoh es grafeno apilado, es demasiado apilado para mostrar las peculiaridades de la geometría 2D, y demasiado débilmente/desordenado para ver los superpoderes mecánicos y de conductancia. Pero sigue siendo lo que es y, de hecho, la estabilidad térmica es una de las formas en que el grafito se comporta como cualquier otra disposición de grafeno.
Pero el grafeno apilado no es necesariamente grafito. El grafeno apilado puede ser mucho más. No son sinónimos, un trozo de grafito no es representativo de todas las formas de grafeno apilado. ¡No es superconductor por ejemplo! en.wikipedia.org/wiki/Twistronics y en.wikipedia.org/wiki/Bilayer_graphene
@uhoh definitivamente, pero la pregunta no se trataba de una configuración particular de grafeno, sino de "grafeno apilado", del cual el grafito es un ejemplo. En muchos sentidos, es un ejemplo "lisiado" y aburrido de grafeno apilado, pero resulta que los escudos térmicos son una aplicación en la que funciona. — Es cierto que mi respuesta también estuvo un poco mal redactada.
¿Se podrían usar láminas de grafeno apiladas como parte de un escudo térmico, ya que su punto de fusión es de 3000k a 5000 K?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v