Новый процесс может быть интересен НАСА, которое имеет истощающиеся запасы целлюлозного вискозного волокна, датируемые концом 1990-х годов. Именно тогда производство прекратилось, потому что в старом процессе использовались кислоты и щелочи, которые приводили к образованию опасных материалов в качестве побочных продуктов.«Это зеленый процесс, поэтому он экологически чистый», — говорит доктор Уильям Кауклер, доцент Центра инженерных и симуляционных систем винтокрылых машин UAH и подрядчик НАСА в течение 35 лет. «Мы перерабатываем все побочные продукты».
Доктор Кауклер разработал новый ионный процесс при финансовой поддержке Центра авиационных и ракетных исследований, разработок и инженерии (AMRDEC).«Другие люди знают об использовании ионных процессов для изготовления волокон, но они не делают из них углеродные волокна», — говорит доктор Кауклер. «Хитрость заключалась в том, чтобы свойства этого волокна соответствовали свойствам волокна North American Rayon Corp. (NARC)».
NARC прекратил производство вискозы в США после того, как не смог в финансовом отношении соблюдать правила Агентства по охране окружающей среды в отношении образовавшихся опасных отходов.Чтобы сформировать сопло ракеты на твердом топливе, слои ткани из углеродного волокна, изготовленной из карбонизированной вискозы, покрываются смолой и наматываются на оправку, а затем подвергаются термообработке для преобразования смолы в твердый углерод. В результате форсунка будет представлять собой композит, армированный углеродным волокном и углеродом.
Один большой твердотопливный ракетный двигатель, подобный тому, что используется в ускорителях шаттла, может использовать до 35 тонн волокна. Сопла армейских ракет сделаны из фенольной смолы и того же углеродного волокна.«Углеродное волокно — это не то волокно, из которого можно было бы делать детали самолетов или автомобилей», — говорит д-р Кауклер. «Это единственный способ сделать углеродное волокно, подходящее для ракетных сопел, — это начать с целлюлозного волокна». Углеродное волокно, которое чаще всего используется в конструкциях, сделано из полиакрилонитрила (ПАН), и, хотя оно и прочнее, его теплопроводность слишком высока.
Тепло, создаваемое горящим топливом ракеты, медленно сжигает внутреннюю часть сопла в полете.«Вот почему вы должны делать волокно из целлюлозы, потому что у него самый низкий коэффициент теплопроводности среди всех волокон», — говорит доктор Кауклер. Низкая проводимость сохраняет тепло топлива для большей эффективности движения и предотвращает слишком быстрое сгорание сопла в полете с катастрофическими последствиями.Расширение процесса до производственных размеров может помочь НАСА в его продвижении вперед с твердотопливными ракетными двигателями в своей системе космического запуска следующего поколения, и это может оказаться полезным для тепловых экранов, используемых при возвращении в атмосферу Земли, или на планетных зондах, предназначенных для посадки. — говорит доктор Кауклер.
«Это было бы полезно для любого полета на планету».