Fibra de safira medir temperatura em motores e reatores de fuso

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Materiais Avanados

Redação do Site Inovação Tecnológica – 13/05/2022

Fibra de safira medir

A fibra ptica 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 aplicaes na indstria aeroespacial e na gerao de energia.

A safira uma pedra semipreciosa, encontrada na natureza na forma de um mineral chamado corndon, quimicamente um xido de alumnio.

Neste caso, porm, para fabricar a fibra, a safira foi cultivada industrialmente e ento puxada a quente at formar um fio com menos de meio milmetro de espessura.

Um ponto ao longo da fibra foi ento modificado estruturalmente, recebendo ranhuras para formar uma rede de Bragg, cuja estrutura determina quais comprimentos de onda vo passar atravs do material e quais sero bloqueados devido reflexo – as redes de Bragg so utilizadas em aplicaes que vo dos lasers astronomia.

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

Sensor em avies e reatores de fuso

Construir um sensor ptico no interior de uma fibra no simples porque, em comparao com o comprimento de onda da luz, mesma uma finssima 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 seo transversal, com um centsimo de milmetro de dimetro. Com essa abordagem, eles conseguiram fazer um sensor refletindo predominantemente um nico comprimento de onda da luz.

O prottipo testado tem poucos centmetros de comprimento, mas os pesquisadores preveem que comprimentos de at vrios metros sero possveis, com vrios sensores distintos ao longo desse comprimento.

Isso permitir fazer medies de temperatura dentro de um motor a jato, por exemplo. Usar esses dados para adaptar as condies do avio em voo tem o potencial de reduzir significativamente as emisses de xido de nitrognio e melhorar a eficincia geral, reduzindo o impacto ambiental. A resistncia da safira radiao tambm oferece aplicaes nas indstrias espacial e de fuso nuclear.

Bibliografia:

Artigo: Single-mode sapphire fiber Bragg grating
Autores: Mohan Wang, Patrick S. Salter, Frank P. Payne, Adrian Shipley, Stephen M. Morris, Martin J. Booth, Julian A. J. Fells
Revista: Optics Express
DOI: 10.1364/OE.446664

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