Seguridad y Defensa

DEVELOPMENT OF NEXT GENERATION MATERIALS FOR SECURITY AND DEFENSE APPLICATIONS

RETOS PERSEGUIDOS

Las cerámicas monocristalinas son actualmente los materiales de referencia para aplicaciones ópticas donde se requiere transparencia y altas prestaciones mecánicas. Sin embargo, el proceso de producción de monocristales es en la mayoría de los casos mucho más difícil y costoso que el de las cerámicas policristalinas. Es por ello por lo que tanto ventanas como ojivas fabricados con cerámicas policristalinas tienen un elevado potencial en productos de alto valor añadido para aplicaciones ópticas en el infrarojo y el visible como son sistemas de contramedidas de aviones, cámaras de vigilancia, pantallas de protección de soldados etc ...

Existe una demanda creciente de blindajes ligeros, de bajo coste, resistentes a impactos múltiples y con una excelente resistencia a ambientes hostiles. Los materiales cerámicos se han venido utilizando en la fabricación de blindajes debido a su ligereza y su extrema dureza. Sin embargo uno de los inconvenientes de los blindajes cerámicos es que disipan la energía del proyectil parcialmente mediante grietas y por tanto carecen de la capacidad de resistir impactos repetidos.

En múltiples aplicaciones espaciales como pueden ser satélites de observación terrestre, telescopios astronómicos, telescopios de rayos X y telescopios UV se requieren espejos ligeros de alta precisión. Los materiales candidatos para estas aplicaciones deben ofrecer una muy baja expansión térmica en un amplio rango de temperaturas, buena conductividad térmica, alta resistencia mecánica y buena capacidad de pulido. Hasta la fecha ningún producto comercial cumple todos estos requisitos.

NUESTRA EXPERIENCIA
Blindajes

Históricamente los sistemas de blindaje para soldados y vehículos estaban basados en pesados metales como aceros y aleaciones. El desarrollo de armamento más potente y sofisticado ha obligado a buscar blindajes más resistentes a la penetración balistica. Esto se consigue generalmente aumentando el espesor del blindaje pero tiene la desventaja de hacer el blindaje muy pesado. Por ello recientemente se han empezado a desarrollar blindajes cerámico que ofrecen una mayor ligereza y na dureza extrema.

El CINN está trabajando en nuevos materiales cerámicos nanoestructurados para aplicaciones de blindaje con una mayor resistencia al impacto.

Optoelectrónica

Los materiales cerámicos policristalinos son generalmente opaco debido a la dispersión de la luz producida por los poros, los límites de grano, o impurezas presentes. Sin embargo, cuando se eliminan estas causas de dispersión de la luz, la cerámica policristalina puede llegar a ser transparente como un monocristal.

Desde el año 2005 investigadores CINN estudian la relación entre microestructura, procesamiento y propiedades ópticas de materiales cerámicos, estando actualmente el trabajo centrado en cerámicas oxídicas policristalinas como la alúmina (tanto dopada y no dopada) , YAG y espinela sinterizadas por Spark Plasma sinterización (SPS) o técnicas híbridas SPS-HP. La cartera de patentes del CINN comprende dos patentes sobre procesos innovadores para la obtención de materiales de alúmina muy duro transparentes que ofrecen transmitancia óptica superior al 70% y 50 % en el IR y Vis respectivamente y valores de dureza superiores a 20GPa

Polycrystalline alumina window

Observación Terrestre y Espacial

Durante los últimos años el CINN ha investigado intensamente en nuevos materiales cerámicos ultraestables para espejos y estructuras de telescopios. Este trabajo ha dado lugar a una nueva familia de materiales cerámicos con coeficiente de expansión térmica nula y/o diseñado a la carta que han sido patentados.

La combinación de componentes oxídicos y no óxidicos, así como el uso de ciertas fases de refuerzo a nanoescala en matrices cerámicas de aluminosilicato de litio con coeficiente de expansión térmica negativo, así como la síntesis y el procesamiento de los aluminosilicatos, aportan a estos materiales unas propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas imposibles de obtener en los materiales monolíticos y en las cerámicas vitrocristalinas que presentan coeficientes de dilatación térmica similares.

Comparison of dilatometric curves of low thermal expansion materials

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