Los motores a reacción son una de las hazañas de ingeniería más sorprendentes que jamás se hayan inventado los humanos.
Pero los motores a reacción no deberían ser posibles, dice Ben Beake, director de investigación de materiales de Micro Materials, una compañía de pruebas de equipos en Gales.
El aire que entra es más caliente que el punto de fusión del metal debajo del cual obviamente no es algo bueno, explica, señalando que este aire alcanza temperaturas muy por encima de 1.000C.
Los diseñadores de motores a reacción han resuelto este problema mediante la aplicación de revestimientos cerámicos resistentes al calor a las cuchillas del motor.
Y ahora, los investigadores están desarrollando recubrimientos aún más fuertes que permiten a los motores funcionar todavía más caliente.
Si consigues que se haga más caliente, entonces hay un ahorro masivo en combustible y CO2, dice el Dr. Beake.
Al aumentar la temperatura en sólo 30C o así, usted podría obtener un 8% de ahorro de combustible, estima.
Este es el poder de los recubrimientos que transforman radicalmente la funcionalidad y las capacidades de un material subyacente.
Pocas personas se dan cuenta de lo importantes que son, pero estas superposiciones y chapas pueden recargar máquinas de alto rendimiento, o asegurar que los equipos costosos sobrevivan a los entornos más duros.
El Dr. Beake y sus colegas tienen la tarea de llevar los recubrimientos hasta sus límites, para ver cuán robustos o eficaces son realmente.
Sus clientes no siempre obtienen los resultados que quieren.
Recuerda haberle dicho a un fabricante de misiles que Weve rompió su revestimiento, hace algunos años.
Se fueron a toda velocidad, dice el Dr. Beake.
Además de exponer los recubrimientos a altas temperaturas, Micro Materials también tiene un dispositivo de carpintero, un pequeño lápiz de diamante, que golpea repetidamente un recubrimiento en ubicaciones aleatorias para probar su durabilidad.
Recientemente, la empresa ha trabajado con Teer Coatings, con sede en el Reino Unido, para probar un producto que podría aplicarse a componentes satelitales, incluidos engranajes y rodamientos utilizados en diversas partes móviles.
Es una tarea complicada, dice Xiaoling Zhang, de la empresa, porque el revestimiento debe proteger estos componentes tanto antes del lanzamiento (cuando están expuestos a la humedad atmosférica a nivel del suelo) como también en órbita, contra partículas de polvo y radiación en el espacio.
Sin embargo, afirma que la empresa ha logrado los resultados deseados.
Pero además de proteger la nave espacial, los recubrimientos también podrían evitar que los astronautas se enfermaran.
Las acumulaciones de bacterias dentro de las tuberías crecen más rápido en ambientes de baja gravedad, lo que podría ser un problema para el suministro de agua o maquinaria que mueve fluidos en estaciones espaciales o naves espaciales futuras, por ejemplo.
Se sabe que las biopelículas causan fallas mecánicas, dice Kripa Varanasi en el Instituto Tecnológico de Massachusetts.
No quieres esto.
El Prof. Varanasi y sus colegas han desarrollado una gama de revestimientos que hacen que las superficies sean resbaladizas y, por lo tanto, resistentes a la formación de biopelículas.
Los ensayos de uno de esos revestimientos en un experimento realizado a bordo de la Estación Espacial Internacional determinaron que funcionaba según lo previsto.
La idea detrás del recubrimiento es mezclar un material sólido y un lubricante.
Esto se rocía sobre el interior de una tubería o tubo, lo que hace que la superficie interna sea extremadamente resbaladiza.
El Prof. Varanasi ha hecho anteriormente titulares para desarrollar revestimientos similares para el interior de los paquetes de pasta de dientes para que pueda sacar hasta el último trozo de pasta de dientes.
Él y sus colegas han comercializado la tecnología a través de su empresa filial LiquiGlide.
La zapatería es, tal vez, un atributo poco apreciado.
Nuria Espallargas de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología y sus colegas han desarrollado un recubrimiento basado en carburo de silicio para equipos utilizados en la fabricación o reparación de aluminio.
Es una especie de solución de sartén antiadherente, lo que significa que las capas de aluminio fundido no se atascan en este costoso equipo.
Sin embargo, el funcionamiento preciso de este revestimiento en particular es actualmente algo misterioso.
Para ser honestos, realmente no sabemos cómo funciona, el mecanismo es desconocido en este momento, dice el Prof. Espallargas.
Sin embargo, el revestimiento está disponible comercialmente a través de su empresa de spin-out Seram Coatings.
Atlas Machine and Supply, una empresa estadounidense que fabrica y repara maquinaria industrial, lo ha probado.
El verdadero beneficio radica en ampliar la vida útil de las herramientas y mejorar la calidad de los productos que se producen, dice Jeremy Rydberg, director de innovación.
Dice que, sin el recubrimiento, Atlas debe reconstruir las herramientas de rodillos que utiliza para trabajar el aluminio cada dos días.
Esto cuesta 4,5 millones de dólares anuales.
Pero el nuevo recubrimiento significa que estas herramientas duran una semana entera, no sólo un par de días, reduciendo los costos de reconstrucción a alrededor de $1,3 millones por año.
Los revestimientos pueden hacer algunas cosas increíbles, pero no siempre funcionan como se pretendía, señala Andy Hopkinson, director gerente del Grupo Safinah, una empresa que a menudo es llamada para investigar cuando los recubrimientos salen mal.
Estaban viendo muchos problemas en este momento con los aparcamientos, donde su sistema pasivo de protección contra incendios se está despegando, dice, refiriéndose a la pintura resistente al fuego que a veces se aplica a las estructuras de hormigón.
Y su compañía también ha descubierto que los recubrimientos aplicados a los buques comerciales no siempre impiden que los percebes y otras especies marinas se adhieran al casco.
Este problema, conocido como bioincrustación, aumenta la fricción, lo que significa que el motor de las naves debe trabajar más duro y quemar más combustible.
A pesar de la disponibilidad de revestimientos que prometen ayudar, los armadores no siempre eligen el correcto para su buque.
Esa elección debería depender de dónde navegue el barco, cuánto tiempo debe estar inactivo en lugar de estar en movimiento, y así sucesivamente, dice el Dr. Hopkinson.
El costo de solucionar problemas como este puede llegar a muchos miles, o incluso millones de libras.
Típicamente, la pintura cuesta entre el 1 y el 2% del proyecto.
El problema es que, cuando sale mal, los costos se vuelven exponenciales, dice el Sr. Hopkinson.
Los investigadores que trabajan en este campo, sin embargo, dicen que todavía hay muchas oportunidades para mejorar los recubrimientos y desarrollar otros nuevos que podrían mejorar drásticamente el rendimiento de las máquinas o la infraestructura en el futuro.