De gasturbines die vliegtuigmotoren aandrijven, vertrouwen op keramische coatings die structurele stabiliteit bij hoge temperaturen garanderen. Maar deze coatings houden geen warmtestraling tegen, beperking van de prestaties van de motor.

Onderzoekers van Purdue University hebben keramische "nanobuisjes" ontworpen die zich gedragen als thermische antennes. biedt controle over het spectrum en de richting van warmtestraling op hoge temperatuur.

Het werk is gepubliceerd in Nano-letters , een tijdschrift van de American Chemical Society. Een illustratie van de keramische nanobuisjes zal in een volgend nummer als aanvullende omslag van het tijdschrift worden weergegeven.

"Door straling bij deze hoge temperaturen te beheersen, we kunnen de levensduur van de coating verlengen. De prestaties van de motor zouden ook toenemen omdat deze gedurende langere tijd warmer zou kunnen worden gehouden met meer isolatie, " zei Zubin Jacob, een universitair hoofddocent elektrische en computertechniek bij Purdue.

Het werk maakt deel uit van een grotere zoektocht in het veld naar een breed scala aan materialen die bestand zijn tegen hogere temperaturen. in 2016, Het team van Jacob ontwikkelde een thermisch "metamateriaal" - gemaakt van wolfraam en hafniumoxide - dat warmtestraling regelt met de bedoeling de manier te verbeteren waarop restwarmte van elektriciteitscentrales en fabrieken wordt geoogst.

Een nieuwe klasse keramiek zou uitbreiden naar manieren om warmtestraling efficiënter te gebruiken.

Jacobs team, in samenwerking met Purdue-hoogleraren Luna Lu en Tongcang Li, nanobuisjes gebouwd van een opkomend keramisch materiaal genaamd boornitride, bekend om zijn hoge thermische stabiliteit.

Deze boornitride-nanobuisjes regelen straling door oscillaties van licht en materie, polaritonen genoemd, binnen het keramische materiaal. Hoge temperaturen prikkelen de polaritonen, die de nanobuisjes - als antennes - vervolgens efficiënt koppelen aan uitgaande warmtestraling.

De antennes kunnen de mogelijkheid bieden om de straling te versnellen, verbeterde koeling van een systeem uitvoeren of informatie in zeer specifieke richtingen of golflengten verzenden, zei Jakob.

De onderzoekers zijn van plan om meer keramische materialen met polaritonische kenmerken te ontwikkelen voor een groot aantal verschillende toepassingen.

"Polaritonisch keramiek kan baanbrekend zijn en we willen dat het op grote schaal wordt gebruikt, ' zei Jaap.