Químicos da Universidade Estadual de Nova Iorque, em Albânia, nos Estados Unidos, criaram um novo composto de alta energia ideal para utilização como combustível de foguetes, uma área que necessita de inovações que possam tornar os voos espaciais mais eficientes e baratos.
O composto, o diboreto de manganês (MnB2), é mais de 20% mais energético por peso e cerca de 150% mais energético por volume do que o alumínio actualmente usado em propulsores sólidos de foguetes. E, apesar de ser altamente energético, é também muito seguro, só entrando em combustão em contacto com um agente de ignição, como o querosene.
Quando inflamado, o composto liberta mais energia em relação ao seu peso e volume do que qualquer combustível actual. Num foguete, isso significa menos combustível necessário para a mesma duração de voo ou carga útil, ou mais espaço e capacidade de carga útil para o mesmo tamanho de foguete.
O diboreto de manganês apresentou um calor de combustão gravimétrico de 39,26 kJ/g e um calor de combustão volumétrico de 208,08 kJ/cm3, o mais alto de qualquer combustível conhecido. Em comparação com os foguetes auxiliares do foguete SLS da NASA, que deverão usar alumínio, o MnB2 representa um aumento de 26% no calor gravimétrico de combustão e um aumento de 148% no calor volumétrico de combustão.
“Criar um combustível mais eficiente utilizando o nosso novo composto significará menos espaço para armazenamento de combustível, libertando espaço para equipamentos, incluindo instrumentos utilizados na investigação. Na viagem de regresso, isto poderá significar mais espaço disponível para trazer amostras para casa”, afirmou o professor Michael Yeung.
Ao nível molecular (à esquerda), o composto tem um átomo de manganês central ligado a muitos outros átomos, criando uma estrutura muito compacta e cheia, como uma mola espiral, enquanto à direita, o equipamento de fusão por arco é utilizado para sintetizar o composto.
“O sucesso na síntese do diboreto de manganês puro é uma conquista empolgante por si só. Agora podemos testá-lo experimentalmente e descobrir novas formas de utilizá-lo”, explicou Joseph Doane
O diboreto de manganês pertence a uma classe de compostos químicos que se acredita terem propriedades invulgares, mas a exploração exacta dessas propriedades tem sido limitada pela dificuldade de sintetizar o composto.
A síntese do MnB2 requer calor extremo, que a equipa gerou por meio de uma técnica chamada fusão por arco. O primeiro passo envolveu prensar o manganês e o boro na forma de pós, criando uma pastilha que foi colocada numa pequena câmara de vidro reforçado. A fusão por arco aplicou um jacto de plasma à pastilha, aquecendo-a a 3000 °C. O material fundido foi então rapidamente arrefecido para consolidar a estrutura cristalina.
“O sucesso na síntese do diboreto de manganês puro é uma conquista empolgante por si só. Agora podemos testá-lo experimentalmente e descobrir novas formas de utilizá-lo”, explicou Joseph Doane, responsável pelo desenvolvimento do processo de síntese.
A estrutura à base de boro é muito versátil. Além do combustível para foguetes, a equipa já demonstrou o seu potencial para o fabrico de conversores catalíticos mais duráveis para automóveis e como catalisador para quebrar a estrutura polimérica dos plásticos.
Fonte: Inovação Tecnológica
