Gli ingegneri aerospaziali utilizzano abilmente la fibra di carbonio leggera e tremendous resistente per costruire caccia stealth e aerei commerciali. Anche i piloti di F1, come McLaren e Ferrari, utilizzano il materiale composito. Allora, come ha fatto OceanGate, la startup dietro al disastroso 2023? Titano implosione del sommergibile: riuscire advert andare così storto con il proprio scafo in fibra di carbonio?
Sembra che alcuni ricercatori australiani abbiano scoperto un nuovo indizio mentre sottoponevano a stress take a look at le prestazioni del materiale notoriamente durevole per le applicazioni di volo: l’assorbimento di umidità, hanno scoperto, è il singolo fattore più critico per il modo in cui i materiali in fibra di carbonio si degradano nel tempo.
Gli ingegneri meccanici e aerospaziali del Royal Melbourne Institute of Know-how (RMIT) e della Monash College hanno iniziato il loro studio indagando su come vari progetti in fibra di carbonio si degraderebbero se esposti agli agenti atmosferici. Sebbene i loro risultati non risolvano il caso del Titano sub, ciò che hanno scoperto non solo li ha sorpresi, ma solleva anche importanti domande sulla prudenza di costruire nuovamente sommergibili per acque profonde con questo materiale nel prossimo futuro.
“Quello che abbiamo scoperto è che non è l’esatta temperatura o umidità di invecchiamento che conta di più”, ha detto in un articolo la coautrice dello studio Katherine Grigoriou, ricercatrice di compositi aerospaziali a Monash. dichiarazione“è la quantità di umidità che il materiale assorbe alla nice”.
“Ciò significa che se comprendiamo come si accumula l’umidità all’interno di una struttura composita”, ha spiegato Grigoriou, “possiamo prevedere in modo molto più affidabile come funzionerà per molti anni di servizio”.
Criticamente impregnato d’acqua
Grigoriou e i suoi colleghi hanno concentrato la loro attenzione su come l’orientamento delle fibre di carbonio, intrecciate insieme, interagisce con il “condizionamento igrotermico” (invecchiamento attraverso esposizioni atmosferiche calde e umide) e influisce sui materiali in fibra di carbonio di livello aerospaziale.
Hanno sottoposto tre trame – trame pure con angolo di 90 gradi, trame con angolo di 45 gradi e una miscela di queste due – a un condizionamento a temperature inferiori a 140 gradi Fahrenheit (60 gradi Celsius) e 176 gradi Fahrenheit (80 gradi Celsius) e con umidità relativa sia del 90% che del 100%.
La loro analisi del “danno microstrutturale”, esaminato tramite tomografia computerizzata a raggi X e microscopia elettronica a scansione, ha rilevato che i compositi misti contenenti sia trame con angolo di 90 gradi che con trama con angolo di 45 gradi si sono comportati meglio nel resistere al degrado dell’assorbimento d’acqua. (Le trame angolari puramente di 45 gradi, a quanto pare, sono andate peggio.)
Ma, con loro sorpresa, la temperatura e l’umidità a cui sono state esposte tutte queste fibre di carbonio hanno avuto un impatto minimo su questo processo. La gravità di questi difetti strutturali, come loro segnalato nella rivista Composites Half A: Utilized Science and Manufacturing di questo mese, period “governato esclusivamente dal contenuto di umidità finale, non dalla temperatura o dall’umidità di condizionamento”.
Secondo Grigoriou, i risultati hanno cambiato il modo in cui gli ingegneri dovrebbero pensare a simulare la stabilità nel tempo di questi materiali attraverso questi stress take a look at di calore e umidità in laboratorio. Il contenuto di umidità nel materiale deve essere “adeguatamente compreso e controllato”, ha affermato.
Design sottomarino scadente
Nel 2023, mentre gli investigatori della Guardia Costiera degli Stati Uniti e del Nationwide Transportation Security Board si affrettavano a determinare sia le trigger che la colpevolezza della fatale implosione advert alta pressione del Titano sub, alcuni accademici stavano già parlando del problema del ristagno idrico.
Arun Bansil, fisico del campus della Northeastern College di Boston, detto una pubblicazione del campus secondo cui valeva la pena prestare attenzione agli “effetti degradanti dell’assorbimento di acqua sulla resina epossidica che lega le fibre di carbonio nel composito” nel “valutare il fallimento di Titan”.
Detto questo, l’thought di base di utilizzare la fibra di carbonio in un sottomarino potrebbe un giorno funzionare, ha ipotizzato Bansil. Un crew più cauto di quello di OceanGate, sotto una management meno prepotente, “alla nice svilupperà materiali a base di fibra di carbonio per applicazioni in acque profonde”, ha affermato, “insieme a protocolli di take a look at per un funzionamento sicuro”.
In verità, gli investigatori dell’NTSB hanno riscontrato gravi carenze nella sicurezza in tutto l’OceanGate Titano progetto, descrivendo infine l’implosione del sottomarino, che uccise tutti e cinque i passeggeri, come un “tragedia prevenibile.”
Come la tragedia di Icaro nella mitologia greca – la storia di un antico imprenditore seriale che volò troppo vicino al Sole su ali di cera – ora sembra che uno di quegli errori fosse tanto un caso di cattiva scienza dei materiali quanto semplice arroganza.
