A cerâmica está presente nas nossas vidas há 25 mil anos. Usamos o material em xícaras, cachimbos, utensílios e muitos outros objetos cotidianos. Mas o material leve, forte e resistente ao calor tem um defeito fatal: “quando você bate nela, ela se quebra catastroficamente”, afirma Krishan Luthra, cientista chefe de tecnologias de manufatura e materiais da GE Global Research, em Nova York.
“Pensei que seria o Santo Graal se conseguíssemos colocá-la dentro de máquinas para obter mais potência e economia de nossos motores. Seria realmente impactante”, diz Luthra. O pesquisador investiu quase três décadas de sua carreira para fazer isso dar certo.
Pode-se dizer que foi um palpite bilionário. Nos anos 1990, Luthra e sua equipe começaram a estudar uma nova família de materiais, chamados de compósitos de matriz cerâmica (CMCs). Trabalhando em parceria com o Departamento de Energia dos EUA, o grupo concentrou-se em um subgrupo de CMCs que combinava resistência ao calor e rigidez.
A pesquisa quase morreu e, então, desviou-se para o espaço, mas a equipe acabou inventando uma nova versão do material suficientemente boa para os motores a jato. “Se você não fizer da maneira correta, obtém uma cerâmica que se comporta como louça e, se acertar, obtém uma cerâmica com propriedades de metal, e este é o lance”, explica Luthra.
Os CMCs permitiram que engenheiros da GE construíssem motores a jato que conseguem levar os aviões mais longe queimando menos combustível. Isso acontece porque o material tem dois grandes atributos vantajosos para a aviação: tem um terço do peso do metal e não precisa de arrefecimento a ar, o que possibilita que os designers construam motores mais leves e eficientes.
As peças de CMC são feitas de fibras cerâmicas de carboneto de silício colocadas dentro de uma matriz cerâmica e cobertas com revestimento de barreira térmica. No ano passado, a GE Aviation abriu sua primeira fábrica de CMCs e criou uma joint venture com a fabricante italiana de revestimentos Turbocoating para se preparar para a produção de peças de CMC em larga escala.
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O primeiro motor a jato com “mantos” estáticos de turbina feitos com CMCs (acima) é o LEAP, desenvolvido pela CFM International, joint venture entre a GE Aviation e a francesa Snecma. Embora não vá chegar ao mercado antes do ano que vem, ele já é o motor mais vendido na história da GE, com 8 mil pedidos avaliados em cerca de US$ 100 bilhões (pela tabela de preço americana)!
O motor, projetado para os mais modernos aviões single-aisle (de corredor único) – incluindo o Boeing 737MAX, o Airbus A320neo e o Comac C919 –, é 15% mais eficiente em termos de consumo de combustível do que os atuais modelos CFM. “Adotamos uma visão de longo prazo, e o grande potencial de retorno justificou o alto risco”, afirma Luthra.
A GE também está explorando o uso do material em motores de helicóptero, bem como em turbinas a gás e compressores de usinas elétricas. O novo GE9X – o maior motor a jato do mundo, que a GE está desenvolvendo para o Boeing 777X, próxima geração de aviões de grande porte – terá peças fundamentais feitas de CMCs, assim como os motores Passport para jatos comerciais.
