Сучасні реактивні двигуни вражають своєю інженерною майстерністю, але, на думку Бена Бейка, директора з дослідження матеріалів в Micro Materials, це досягнення викликає питання.
Виклики та рішення у конструкції реактивних двигунів
«Повітря, яке потрапляє, гаряче, ніж температура плавлення металу, з якого виготовлені деталі двигуна, – це явно не дуже хороша ситуація», – говорить Бейк, зазначаючи, що температура повітря може перевищувати 1000 °C.
Дизайнери реактивних двигунів вирішили цю проблему за рахунок нанесення жаростійких керамічних покриттів на лопаті двигуна. Нині ж дослідники розробляють ще більш міцні покриття, які дозволяють двигунам працювати при ще вищих температурах.
Економія пального та скорочення викидів CO2
За словами Доктора Бейка, підвищення температури всього лише на 30 °C може призвести до 8% економії пального. «Це сила покриттів – вони радикально змінюють функціональність матеріалу», – зазначає він.
Дослідження покриттів на межі можливостей
Команда Бейка займається вивченням меж можливостей покриттів, аби визначити їхню міцність та ефективність. Хоча деякі замовники не завжди задоволені отриманими результатами, як, наприклад, виробник ракет, якому Бейк повідомив: «Ми зламали ваше покриття». Замовник, як згадує він, був розгніваний.
Тестування покриттів для космічної техніки
Фірма Micro Materials також використовує пристрій, що імітує дії дятла, для тестування міцності покриттів за допомогою діамантового стилуса. Нещодавно вони співпрацювали з Teer Coatings для тестування покриттів, які можуть бути використані для компонентів супутників, таких як зубчасті колеса та підшипники.
Це складне завдання, говорить Сяолін Чжан з Teer Coatings, оскільки покриття повинні захищати компоненти як до запуску, так і в космосі.
Біофільми та їх загроза для космічних місій
Окрім захисту космічних апаратів, покриття можуть зменшити ризик захворювань астронавтів. Біофільми – скупчення бактерій у трубах, можуть швидко розвиватися в умовах низької гравітації, що може загрожувати якості води на космічних станціях.
Інноваційні покриття від MIT
Команда професора Кріпи Варанасі з Массачусетського технологічного інституту розробила покриття, що зменшує утворення біофільмів, роблячи поверхні слизькими. Під час експериментів на Міжнародній космічній станції це покриття продемонструвало свою ефективність.
Приклад застосування у промисловості
Компанія Ocean Coatings розробила силікон-карбідне покриття для обладнання, що використовують у виробництві алюмінію. «Ці покриття продовжують термін служби інструментів та підвищують якість продукції», – говорить Джеремі Ридберг з Atlas Machine and Supply.
Впровадження нового покриття дозволило компанії зменшити витрати на відновлення інструментів з $4.5млн до $1.3млн на рік.
Виклики у виробництві покриттів
Проте, як зазначає Енді Хопкінсон з Safinah Group, проблеми з покриттями все ще існують. «Ми стикаємося з численними проблемами, коли захисне покриття на автомобільних стоянках розшаровується», – говорить він.
Для морських суден традиційні покриття не завжди ефективні у боротьбі з біофулінгом, що викликає збільшення тертя та підвищене споживання пального.
Майбутнє технологій покриттів
Незважаючи на виклики, результати, досягнуті в цій площині, підказують, що в майбутньому є ще багато можливостей для удосконалення покриттів, що можуть суттєво підвищити ефективність машин та інфраструктури.
