Fibra de safira medirá temperatura em motores e reatores de fusão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/05/2022

A fibra óptica de safira (deitada sobre a mesa coordenada) suportou temperaturas que nenhum outro sensor consegue.
[Imagem: Julian Fells/University of Oxford]

Fibra de safira

Uma fibra de safira mostrou-se capaz de suportar temperaturas extremas, tornando-a um sensor de temperatura ideal para aplicações na indústria aeroespacial e na geração de energia.

A safira é uma pedra semipreciosa, encontrada na natureza na forma de um mineral chamado coríndon, quimicamente um óxido de alumínio.

Neste caso, porém, para fabricar a fibra, a safira foi cultivada industrialmente e então puxada a quente até formar um fio com menos de meio milímetro de espessura.

Um ponto ao longo da fibra foi então modificado estruturalmente, recebendo ranhuras para formar uma rede de Bragg, cuja estrutura determina quais comprimentos de onda vão passar através do material e quais serão bloqueados devido à reflexão - as redes de Bragg são utilizadas em aplicações que vão dos lasers à astronomia.

O comprimento de onda (cor) da luz refletida é uma medida muito precisa da temperatura naquele ponto - a fibra conseguiu suportar e medir temperaturas acima de 2000 °C.

Sensor em aviões e reatores de fusão

Construir um sensor óptico no interior de uma fibra não é simples porque, em comparação com o comprimento de onda da luz, mesma uma finíssima fibra parece gigantesca.

Isso significa que a luz pode seguir muitos caminhos diferentes ao longo da fibra de safira, o que resulta em muitos comprimentos de onda diferentes sendo refletidos ao mesmo tempo.

Os pesquisadores superaram esse problema escavando um canal ao longo do comprimento da fibra, de modo que a luz fique contida em uma pequena seção transversal, com um centésimo de milímetro de diâmetro. Com essa abordagem, eles conseguiram fazer um sensor refletindo predominantemente um único comprimento de onda da luz.

O protótipo testado tem poucos centímetros de comprimento, mas os pesquisadores preveem que comprimentos de até vários metros serão possíveis, com vários sensores distintos ao longo desse comprimento.

Isso permitirá fazer medições de temperatura dentro de um motor a jato, por exemplo. Usar esses dados para adaptar as condições do avião em voo tem o potencial de reduzir significativamente as emissões de óxido de nitrogênio e melhorar a eficiência geral, reduzindo o impacto ambiental. A resistência da safira à radiação também oferece aplicações nas indústrias espacial e de fusão nuclear.

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