Combustão de Combustíveis Liquefeitos com Reforço Impresso em 3D: Estruturas Celulares Metalizadas e Formulações Carregadas

O grão blindado é uma formulação de combustível heterogênea composta por uma matriz de parafina-cera reforçada por uma estrutura celular impressa em 3D. A estrutura impressa fornece deformabilidade plástica e leva a taxas de regressão mais rápidas dos combustíveis à base de parafina. Este estudo analisa a influência dos aditivos metálicos na taxa de regressão do grão blindado. Duas estratégias diferentes são consideradas para carregar o grão blindado com pós metálicos: (i) uma abordagem convencional com dispersão de pó metálico dentro da matriz do combustível liquefeito e (ii) carregamento do material de impressão para criar estruturas metalizadas impressas em 3D. Pós de alumínio e magnésio são selecionados como cargas para contrastar diferentes mecanismos de combustão quando um tamanho de partícula similar (faixa micrométrica, 30 − 44 um) é considerado. Para o alumínio, um estudo da influência dos tamanhos e morfologia das partículas do pó é realizado: pó micrométrico esférico é contrastado com seu equivalente nano-tamanho e com floco-Al de ativação mecânica. Quando disperso na matriz de parafina-cera, o nano-alumínio proporciona um aumento de 43% na taxa de regressão em relação ao grão blindado não metalizado. Taxas de regressão similares são alcançadas pela incorporação de alumínio esférico de 15um na estrutura impressa, quando queimando em oxigênio com um fluxo de massa de oxidante na faixa de 28 − 40 kgm-2s-1. Os resultados da estrutura reforçada metalizada são promissores: aumentos significativos na taxa de regressão são alcançados com pós micrométricos que são mais fáceis de manusear e exibem reatividade relativamente baixa em formulações de combustível convencionais.