نانو پوشش‌های مقاوم در برابر حرارت
محققان مکزیکی با استفاده از ماده موجود در خاکستر، موفق به ساخت نانو پوشش کامپوزیتی شــدند که در برابر دماهای بالا مقاوم اســت.
نانو پوشش‌های مقاوم در برابر حرارت
محققان مکزیکی با استفاده از ماده موجود در خاکستر، موفق به ساخت نانو پوشش کامپوزیتی شــدند که در برابر دماهای بالا مقاوم اســت. این نانو پوشــش می‌تواند در صنعــت هوا و فضا مورد استفاده قرار گیرد. این پوشــش برای اســتفاده در توربین‌های هوایی مناسب است. دما در این نواحی به با‌لای هزار درجه ســانتیگراد می‌رسد که موجــب بروز زوال میکروســاختاری در این توربین‌ها می‌شــود. این زوال در نهایت منجر به تغییر خواص گرمایی و مکانیکی توربین شــده و کارایی انــرژی در توربین را کاهش می‌دهد.
در این پــروژه محققان به دنبال ســاخت مواد پیشرفته مبتنی بر نانوکامپوزیت بودند که بتواند ساختار ســوپر آلیاژ را محافظت کند. برای این کار پژوهشگران از خاکسترهای سرامیکی حاوی نانــوذرات مختلف برای ســاخت نانوکامپوزیت استفاده کردند. می‌توان از موالیت نیز اســتفاده کرد، موالیت مــاده موجــود در خاکســتر اســت که پایــداری حرارتی و شــیمیایی با‌لایی دارد. این ماده به عنوان ماتریکس سرامیکی به همراه نانــو ذرات مختلفی مورد اســتفاده قرار گرفت و در نهایت نانو کامپوزیتی با هدایت گرمایی پایین به دســت آمد که قادر به حفاظت از سطح ســوپرآلیاژها است. موالیت تا پیش از این به عنوان یکــی از پســماندهای صنعتی و عامل آلودگی محیط زیســت شناخته می‌شد. به طوری که در شمال مکزیک در اثر ســوزاندن ذغال سنگ در صنعت این ترکیب موجب آلودگی محیط زیست این منطقه می‌شود.
تولید پوشش نانو کامپوزیتی سد حرارتی و خوردگی
پوشش‌ها از دیرباز به منظور محافظت از سطح ابزار و قطعات مختلف در برابر آسیب‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گرفته‌اند. پوشش‌های سد حرارتی، پوشش‌هایی هستند که از نفوذ حرارت به زیر لایه جلوگیری می‌کنند. این نوع پوشش‌ها بر روی ابزار و قطعاتی از قبیل اجزای داخلی موتور هواپیما، توربین‌های گازی و تجهیزات برش نشانده می‌شوند. تلاش در جهت بهبود عملکرد این پوشش‌ها و اعطای خواص بیشتر از جمله خواص ضد سایش و خوردگی موضوعات تحقیقات بسیاری از محققان حوزه هوا فضا در سال‌های اخیر بوده است.
یکی از مواد مورد استفاده به عنوان ماتریس پلیمری در نانو کامپوزیت‌های تحت دمای بالا، رزین فنولیک است.
شبکه فنولی علی‌رغم دارا بودن برخی مزایا، محدودیت‌هایی را نیز داراست. زغال حاصل از آن به راحتی دچار خوردگی مکانیکی می‌شود و پس روی سطح عایق سریع‌تر انجام می‌گیرد. به عبارت دیگر با کاهش ضخامت عایق، زمان عملکرد آن دچار کاهش می‌شود. در طرح حاضر تلاش شده از نانو ذرات غیر اکسیدی فوق دمای بالا به منظور بهبود خواص حرارتی و مکانیکی این رزین در شرایط عملیاتی سازه‌های فضایی تحت دمای بالا، به عنوان فاز پر کننده استفاده شود.
به دلیل استفاده از ذرات نانو متری و در نتیجه بالا بودن نسبت سطح به حجم، مقادیر بسیار کمتری از این ذرات در مقایسه با ذرات میکرونی مورد نیاز است که این موضوع موجب کاهش هزینه تولید این پوشش‌ها می‌شود. زیرکونیوم دی بورید نوعی سرامیک فوق دمای بالا با نقطه ذوب بیش از ۳۲۰۰ درجه سانتی گراد است. این سرامیک از ویژگی‌های بی‌نظیری همچون سختی، هدایت الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی و سایش فوق العاده برخوردار است. با این وجود موانعی بر سر راه تولید این ماده پر کاربرد وجود دارد.
ذرات زیرکونیوم دی بورید در مقیاس نانومتری تهیه شده و به عنوان فاز پر کننده در پوشش نانو کامپوزیتی با زمینه رزین فنولیک مورد استفاده قرار گرفته است. این نانو ذرات در دمای بالا و همچنین حضور اکسیژن دچار سوزش می‌شود. در ادامه ترکیبات اکسیدی حاصله ذوب می‌شوند و خلل و فرج زمینه پلیمری را پر می‌کنند و از این طریق مانع نفوذ شعله و اکسیژن به سطح زیرلایه می‌شوند.
این پوشش‌ها در تولید قطعات حساس صنعتی از جمله در صنایع هوا فضا جهت ساخت عایق‌های حرارتی، بدنه‌های مورد استفاده در شرایط مافوق صوت و ناپایدار، توربین‌های گازی، ابزار برش و بوته‌های نگهداری فلز مذاب کاربرد دارند.
