Pregunta: Se le pide a un joven ingeniero que diseñe una barrera de protección térmica para un dispositivo electrónico sensible que podría estar expuesto a la radiación de un láser infrarrojo de alta potencia. Habiendo aprendido como estudiante que un material de baja conductividad térmica proporciona buenas características aislantes, el ingeniero especifica el uso de

Se le pide a un joven ingeniero que diseñe una barrera de protección térmica para un dispositivo electrónico sensible que podría estar expuesto a la radiación de un láser infrarrojo de alta potencia. Habiendo aprendido como estudiante que un material de baja conductividad térmica proporciona buenas características aislantes, el ingeniero especifica el uso de aerogel ananoestructurado, caracterizado por una conductividad térmica de Ka = 0,005 W/mK, para la barrera protectora. El jefe del ingeniero cuestiona la conveniencia de seleccionar el aerogel porque tiene una baja conductividad térmica. Considere la repentina irradiación láser de (a) aluminio puro, (b) vidrio y (c) aerogel. El láser proporciona una irradiación de G = 10x10^6 W/m^2. Las absortividades de los materiales son alfa = 0.2, 0.9 y 0.8 para el aluminio, el vidrio y el aerogel, respectivamente, y la temperatura inicial de la barrera es Ti = 300 K. Explique por qué se preocupa el saliente. Sugerencia: todos los materiales experimentan expansión (o contracción) térmica y las tensiones locales que se desarrollan dentro de un material son, en una primera aproximación, proporcionales al gradiente de temperatura local.

Kvidrio = 1,4 W/mK
Kaluminio = 237 W/mK