Cientistas desenvolveram um novo composto químico, o diboreto de manganês (MnB2), que se mostra ideal como combustível para foguetes. Mais de 20% mais energético por peso e 150% mais energético por volume que o alumínio, substância usada em propulsores de foguetes, o MnB2 pode revolucionar a indústria aeroespacial, permitindo que as missões espaciais transportem mais carga ou tenham um desempenho superior, além de abrir caminho para outras aplicações em materiais e catalisadores.
Cientistas da Universidade do Estado de Nova Iorque em Albany (EUA) criaram um novo composto químico, o diboreto de manganês (MnB2), com potencial para se tornar um combustível de foguetes mais eficiente e barato. A descoberta é uma inovação significativa em uma área que carece de avanços que possam tornar os voos espaciais mais viáveis.
O diboreto de manganês demonstrou ser mais de 20% mais energético em peso e cerca de 150% mais energético em volume do que o alumínio, o material atualmente usado em propulsores sólidos de foguetes. O composto também se destaca pela sua segurança, pois só entra em combustão quando em contato com um agente de ignição, como o querosene.
A inovação no uso do MnB2 como combustível para foguetes está na sua capacidade de liberar mais energia em relação ao seu peso e volume do que qualquer combustível conhecido. Na prática, isso significa que um foguete poderia usar menos combustível para a mesma duração de voo ou para transportar a mesma carga útil.
Outra grande vantagem é a possibilidade de usar o mesmo tamanho de foguete para transportar mais carga útil, já que seria necessário menos espaço para o armazenamento do combustível. Isso poderia liberar espaço para equipamentos de pesquisa e até mesmo para trazer mais amostras para a Terra, conforme ressalta o professor Michael Yeung.
O diboreto de manganês alcançou um calor gravimétrico de combustão de 39,26 kJ/g e um calor volumétrico de combustão de 208,08 kJ/cm³, que são os valores mais altos já registrados para um combustível. A título de comparação, o MnB2 representa um aumento de 26% no calor gravimétrico e 148% no calor volumétrico em relação ao alumínio utilizado nos foguetes auxiliares do foguete SLS da NASA.
O diboreto de manganês pertence a uma classe de compostos químicos com propriedades incomuns. No entanto, sua exploração vinha sendo limitada devido à grande dificuldade de sintetizá-lo. O sucesso da equipe em conseguir a síntese pura do composto é uma conquista notável.
O processo de fabricação do MnB2 exigiu um calor extremo, gerado por meio de uma técnica chamada fusão a arco. A primeira etapa envolveu a prensagem de pós de manganês e boro para formar uma pastilha. Em seguida, a fusão a arco aplicou um jato de plasma na pastilha, aquecendo-a a 3.000 °C. O material fundido foi resfriado rapidamente para consolidar sua estrutura cristalina.
Além de sua aplicação como combustível para foguetes, a estrutura à base de boro do composto é considerada muito versátil. A equipe de cientistas já demonstrou que o diboreto de manganês tem potencial para ser usado na fabricação de conversores catalíticos mais duráveis para automóveis.
O composto também pode atuar como um catalisador para quebrar a estrutura polimérica de plásticos, o que sugere um potencial de aplicação em processos de reciclagem. O pesquisador Joseph Doane ressaltou a empolgação da equipe em poder testar experimentalmente o composto e descobrir novas maneiras de utilizá-lo.
A descoberta do diboreto de manganês como um combustível mais eficiente para foguetes pode representar uma grande mudança na indústria aeroespacial. A possibilidade de voos mais eficientes, com menor custo e maior capacidade de carga, abre novas perspectivas para futuras missões de pesquisa e exploração espacial, tornando a exploração do espaço mais acessível e viável.
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Calor gravimétrico de combustão – Medida da quantidade de energia liberada por um combustível em relação ao seu peso (massa), geralmente expressa em quilojoules por grama (kJ/g).
Calor volumétrico de combustão – Medida da quantidade de energia liberada por um combustível em relação ao seu volume, geralmente expressa em quilojoules por centímetro cúbico (kJ/cm³).
Fusão a arco – Técnica utilizada para aquecer materiais a altas temperaturas até que eles derretam, utilizando um jato de plasma gerado por uma corrente elétrica.
Conversor catalítico – Componente do sistema de escape de um veículo que transforma gases poluentes em substâncias menos tóxicas por meio de reações químicas.
Catalisador – Substância que acelera uma reação química sem ser consumida no processo.
