Nanotecnologia en la industria aeroespacial

30
7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 1/30 INSTITUTOPOLITÉCNICONACIONAL ESCUELASUPERIOR DEINGENIERÍA TEXTIL “NANOTECNOLOGÍAAPLICADAEN LA  AERONÁUTICA” INTEGRANTES: MELO PEÑALOZADANIELAA. NICANOR DELACRUZDANIEL JIMÉNEZRUIZSERGIODAVID PASTEN MÁRQUEZ MIGUEL  ARAIZALEÓN OSCAR EDUARDO

Transcript of Nanotecnologia en la industria aeroespacial

Page 1: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 1/30

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍATEXTIL

“NANOTECNOLOGÍA APLICADA EN LA AERONÁUTICA”

INTEGRANTES:MELO PEÑALOZA DANIELA A.

NICANOR DE LA CRUZ DANIELJIMÉNEZ RUIZ SERGIO DAVIDPASTEN MÁRQUEZ MIGUEL

 ARAIZA LEÓN OSCAR EDUARDO

Page 2: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 2/30

NANOTECNOLOGÍA

Es el estudio, diseño, creación, síntesis,manipulación y aplicación de materiales,aparatos y sistemas funcionales a través delcontrol de la materia a nano escala. Y la

explotación de fenómenos y propiedades de lamateria a nano escala.

Page 3: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 3/30

NANOTECNOLOGÍA EN AERONÁUTICA

En la aeronáutica y en la astronáutica existenposibilidades de aplicación de la nanotecnología a

medio y a largo plazo.Busca nuevos materiales que combinen laresistencia a la corrosión de los agentesatmosféricos sin que pierdan las capacidades

físicas, un trabajo que busca incrementar laseguridad aérea.

Page 4: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 4/30

Uno de los puntos esenciales de aplicación son losmateriales de estructura. Por ejemplo, con el uso

de materiales ligeros, basados en nanotecnologíahay un ahorro de peso y un ahorro energético.

La tecnología aeronáutica y astronáutica

austriaca juega un papel importante en elsuministro de productos nicho a grandesfabricantes de aviones y a empresas espacio-siderales.

Page 5: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 5/30

En el diseño aeronáutico es primordial

maximizar la relación resistencia/peso, significaque, se buscan materiales con propiedades quecumplan simultáneamente alta resistenciamecánica y bajo peso.

Entre los materiales nanotecnológicos, uno de losde mayor popularidad son los nanotubos decarbono.

Page 6: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 6/30

FORMACIÓN DE HIELO

Existe el riesgo de formación de hielo en losmotores de los aviones. Este aviso nos demuestrael grave problema que puede provocar el agua sipasa a estado sólido.

Page 7: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 7/30

En el año 2010 se registraron 388 accidentesaéreos en todo el mundo relacionados con la

formación de hielo en los aviones, y aunqueexisten algunos sistemas para retirarlo de laestructura metálica, el problema persiste y lasconsecuencias pueden ser fatales.

Page 8: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 8/30

¿CÓMO AFECTA EL HIELO A LA AERONAVE?

La congelación no es muy frecuente debido a quelos pilotos cuentan con datos meteorológicos,conocimientos y experiencia suficiente para saberactuar en consecuencia. Sin embargo, el problema

se agrava cuando hay cambios meteorológicosrepentinos que limitan el margen para evitar volaren zonas peligrosas.

Se han llegado a presentar muchos casos de

formación de 50 o 75 mm de hielo en la superficiede un avión en dos o tres minutos.

Page 9: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 9/30

El peso adicional no es muy importante sino que es lareducción de la capacidad aerodinámica del avión quepuede ocurrir de tres formas:

1) Disminución de la eficacia de las hélices.

 2) Disminución de la altura al reducirse la aerodinámica.

 3) Aumento de la resistencia durante el avance del avión.

También pueden aparecer problemas en el manejo ycontrol de la aeronave por posibles fallos en losinstrumentos, disminución de la capacidad propulsoradel avión o la congelación del carburador.

¿DÓNDE ESTÁ EL PELIGRO?

Page 10: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 10/30

NANOTUBOS DE CARBONO

Los nanomateriales se hacen a partir decompuestos, como la acetona o el metano, es decir,líquidos o gases que tengan carbono. Por ejemplo, siel plástico aguantaba un nivel de resistencia de 10,

con los nanomateriales se puede lograr 50; si antestenía un grado 15, ahora puede alcanzar 100. Se lesdenomina ultrarresistentes y multifuncionales.

Estos materiales nuevos son ligeros, resistentes,

flexibles, buenos conductores de electricidad y conpropiedades térmicas que los hacen estables a bajaso altas temperaturas. Se ha logrado incrementos enmódulos mecánicos de 11 y 13 veces el valor delpolímero, con solo 1% del material nanométrico.

Page 11: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 11/30

Sus dos principales propiedades son presentaruna rigidez muy superior a la de otros

materiales, así como una gran tenacidad, lo quelos hace ideales para la ingeniería aeronáutica.Los científicos del Battelle Memorial Institute deOhio, E.E.U.U., ha desarrollado un nuevo método

que consiste en aplicar una capa de Nanotubos deCarbono a las superficies más importantes de laaeronave y, a continuación, dar energía a esacapa usando el sistema eléctrico a bordo del aviónhaciendo que los nanotubos se calienten y así

eviten la formación de hielo.

Page 12: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 12/30

Esos nanotubos son cilindros diminutos de una omás paredes cuyos extremos pueden estarabiertos o cerrados.

Los nanotubos de carbono no solo pueden generarmateriales más resistentes, sino que ademáspueden ser miles de veces más conductores deelectricidad. De este modo, los aviones que

integren este tipo de materiales tendrían unamayor protección frente a los daños causados porrayos.

Page 13: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 13/30

NANOTECNOLOGÍA Y DISEÑO INTELIGENTEPARA REDUCIR LOS COSTES DEEXPLOTACIÓN AERONÁUTICOS

Con la integración de materiales distintos paracomponentes como las alas, sus responsablesdemostraron que es posible reducir un 6% laresistencia aerodinámica y cargar menos

combustible para completar una ruta. Losdiseños aerodinámicos nuevos son, además, másligeros y generan menos ruido. De este modo sereduce el impacto de los vuelos bajos sobre los

barrios que rodean los aeropuertos.

Page 14: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 14/30

Otra ventaja de utilizar nanotubos de carbono enestas resinas estriba en la posibilidad de reducir

aún más el peso. En este caso se pueden lograrreducciones de hasta el 3% en comparación conlos sistemas fijos tradicionales. Su combinacióncon una amplia gama de tecnologías distintasconduciría a un ahorro del 15% en el coste deinstalación del sistema eléctrico.

Page 15: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 15/30

NANOTECNOLOGÍA EN LA AVIACIÓN

En la investigación de compuestos para el uso enla aviación son los siguientesNano compuesto:Desarrolló una aleación con el aluminio y este a

la vez contiene núcleos de cuasicristalesicosaédricos nanométricos (es decir, de milmillonésimas de metro) que le confieren alaluminio una resistencia mecánica superior a laque poseen el titanio y algunos aceros sometidosa altas temperaturas.

Page 16: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 16/30

Nano material:Gracias a este compuesto, un material puedellegar a ser más resistente que el acero, deelevada rigidez, con gran resistencia a lacorrosión y sobre todo de bajo peso. Este materialtambién resiste al impacto de pájaro y a fatiga,dos de las pruebas más comunes en el sector

aeronáutico y aviación.

Page 17: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 17/30

Nano partículas:Mejora de la resistencia a la corrosión y aldesgaste:

Cobalto-fósforo nanocristalinoUtilización en: Motores, Tren de aterrizaje

Page 18: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 18/30

Nano fibras:Las anofibras de Carbono contribuyen a la fabricación de laaviación con los siguientes materiales: Adhesivos Tintas Pinturas y recubrimientos Materiales compuestos multifuncionales Buckypapers Contribuyendo principalmente a: Impartir propiedades eléctricas y térmicas Permitir una sensorización estructural Sistemas de calentamiento anti-hielo Sistemas de protección frente al rayo Disipación electroestática y protección electromagnética Mejora de las propiedades mecánicas

Page 19: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 19/30

DESARROLLO DE NUEVOSMATERIALES A través de plásticos sintéticos reforzados connanomateriales, investigadores mexicanosdesarrollan nuevos componentes (polímeros) parala industria aeronáutica y automotriz. El trabajode investigación lo llevan a cabo en el Instituto

Tecnológico de Querétaro.9 de julio de 2014 (Agencia Informativa CONACYT)

Page 20: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 20/30

Estos compuestos tienen aplicaciones en el sectoraeronáutico. El material puede ser utilizado enlas alas de los aviones, donde se busca pueda

moldear su forma en respuesta a las condicionesexternas, en este caso, del viento.

Page 21: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 21/30

 Los investigadores del ITQ toman como baseesas mismas resinas epóxicas, pero, en lugar defibras, incluyen nanotubos de carbono o grafeno.

“Estos materiales se trabajan a nivel delnanómetro, que es la millonésima parte delmilímetro, y a ese tamaño funciona conpropiedades sobresalientes”

Page 22: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 22/30

Page 23: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 23/30

POTENCIALES APLICACIONES DELAS NANOFIBRAS DE CARBONO

 AdhesivosConductoresMicroelectrónica

SensoresDisipación de calor Apantallamiento electromagnéticoRocket ablative nanocompositeRecubrimientos y pinturas conductoras Absorción de microondas

Page 24: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 24/30

USOS NANOFIBRAS DE CARBONOEN LA INDUSTRIA AERONÁUTICA

Las Nanofibras de Carbono pueden utilizarse endiferentes materiales en la industria aeronáutica: AdhesivosTintasPinturas y recubrimientosMateriales compuestos multifuncionalesBuckypapers

CONTRIBUYE PRINCIPALMENTE

Impartir propiedades eléctricas y térmicas

Permitir una sensorización estructuralSistemas de calentamiento anti-hieloSistemas de protección frente al rayoDisipación electroestática y protección electromagnética

Mejora de las propiedades mecánicas

Page 25: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 25/30

 ELÉCTRICA

La modificación de adhesivos estructurales

con nanofibras de carbono permite alcanzaruna elevada altas conductividades eléctricasmanteniendo o mejorando las propiedadesmecánicas del adhesivo.

 Adhesivos con capacidad de disipación decargas electrostáticas, que permitan el diseñode estructuras con protección frente al rayo.

Se pueden hacer formulaciones de adhesivos base epoxi con nanofibras decarbono con conductividades eléctricas que permiten su utilización en antenas

o sistemas de apantallamiento electromagnético.

Page 26: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 26/30

PINTURAS Y RECUBRIMIENTOS CONCONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA Y ABSORCIÓN DE

RADAR

Recubrimientos para sistemas dedisipación de cargas electrostáticas yprotección frente al rayo

Recubrimientos para apantallamientoelectromagnético o de radio frecuenciapara evitar interferencias

Materiales absorbentes de radar(RAM, Radar Absorption Materials) enfase de investigación

Page 27: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 27/30

MATERIALES COMPUESTOS MULTIFUNCIONALES.SENSORIZACIÓN ESTRUCTURAL

Las nanofibras de carbono contribuyen también mejorando laspropiedades mecánicas en la dirección transversal del laminado

Las nanofibras de carbono interconectadas dentro de la matrizpolimérica actuarían como una red sensorial similar a las

neuronas en el cuerpo humano.

Las propiedadessensoriales de las nanofibrasde carbono permitirían una“sensorización estructural”de la estructura a través dela monitorización de losposibles cambios en laresistencia eléctrica entrepuntos críticos

Page 28: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 28/30

MATERIALES COMPUESTOS PARASISTEMAS DE FRENADO

Las nanofibras de carbono GANF pueden serusadas en materiales compuestos para sistema defrenado de aviones debido a sus propiedadestribológicas

ESPEJOSPARAAPLICACIONES

Page 29: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 29/30

ESPEJOS PARA APLICACIONESESPACIALES

Nanofibras de Carbono GANF como segundas fases(Li2O-Al2O3-SiO2), mejoran la estabilidad dimensionaly las propiedades térmicas y eléctricas en estosmateriales compuestos

Page 30: Nanotecnologia en la industria aeroespacial

7/23/2019 Nanotecnologia en la industria aeroespacial

http://slidepdf.com/reader/full/nanotecnologia-en-la-industria-aeroespacial 30/30