Penyelidik yang diketuai oleh Universiti Shandong telah mencipta salutan penghalang alam sekitar kayu jati biomimetik yang bertujuan untuk meningkatkan ketahanan enjin pesawat. Kaedah pemendapan novel mereka mereplikasi struktur berlapis kayu jati, menjanjikan peningkatan ketara dalam prestasi mekanikal dan rintangan kakisan.
Dalam kajian baharu, penyelidik dari Universiti Shandong dan Akademi Sains Guangdong telah membangunkan salutan penghalang alam sekitar (EBC) yang inovatif yang diilhamkan oleh struktur semula jadi kayu jati. Pendekatan biomimetik ini ditetapkan untuk meningkatkan prestasi mekanikal dan rintangan kakisan salutan dengan ketara yang digunakan dalam persekitaran suhu tinggi, termasuk enjin pesawat.
Pasukan rentas disiplin telah memanfaatkan kaedah pemendapan wap/cecair berselang-seli yang unik untuk mereplikasi struktur kayu jati berbilang lapisan dan sangat stabil dalam EBC mereka.
Teknologi ini menggabungkan komposit nano Yb2Si2O7 dan Yb2SiO5 menggunakan kaedah pemendapan wap fizikal (PS-PVD) semburan plasma.
"Penyelidikan biomimetik mengenai salutan penghalang alam sekitar agak jarang berlaku, terutamanya kerana terdapat cabaran penting dalam mengawal dengan tepat komposisi dan struktur salutan semasa proses penyemburan suhu tinggi," penulis sepadan Guifang Han, seorang profesor di Sekolah Sains Bahan dan Kejuruteraan di Universiti Shandong, berkata dalam a Siaran akhbar. "Kami telah memilih kayu jati, yang terkenal dengan sifat mekanikal yang sangat baik dan ketahanan alam sekitar, sebagai subjek biomimetik."
Kaedah novel pasukan mengawal penyejatan dan pemendapan SiO2 melalui pelarasan arus arka.
Tindak balas in-situ yang difasilitasi oleh rawatan haba mengubah SiO2, dimendapkan dalam lapisan, menjadi struktur berbilang lapisan yang teguh yang meniru kayu jati. Ini menjanjikan prestasi dan ketahanan yang dipertingkatkan untuk aplikasi dalam enjin turbin gas, yang beroperasi dalam keadaan yang sangat mendesak.
“Daripada perspektif termodinamik, kami telah menjalankan analisis mendalam tentang mekanisme pemendapan gas SiO2 yang meruap semasa proses penyemburan. Kami telah menggunakan teknologi rawatan haba dengan bijak untuk memudahkan tindak balas in-situ antara fasa gas termendap SiO2 dan Yb2SiO5, yang dihasilkan daripada penguraian Yb2Si2O7 serbuk, untuk membentuk semula Yb2Si2O7,” tambah Han. "Pendekatan ini membolehkan kami secara serentak mengawal komposisi, struktur dan dimensi skala nano salutan, berjaya mencapai struktur berfungsi yang biomimik kayu jati."
Para penyelidik menentukan mekanisme pemendapan semasa proses penyemburan dan merumuskan cara untuk mengoptimumkan komposisi dan dimensi peringkat nano salutan.
Hasil kajian, baru-baru ini diterbitkan dalam Journal of Advanced Ceramics, menunjukkan kemajuan yang menjanjikan dalam teknologi salutan yang bertujuan untuk aplikasi suhu tinggi.
Walaupun kemajuan ini, Han menekankan bahawa siasatan lanjut diperlukan. Penyelidikan masa depan akan memberi tumpuan kepada menilai secara sistematik rintangan kakisan dan sifat mekanikal salutan ini, membandingkannya dengan kesusasteraan sedia ada untuk mengesahkan kepraktisannya.
Dengan visi ke arah mengkomersialkan teknologi inovatif ini, pasukan itu menyasarkan untuk meningkatkan kecekapan aplikasi perlindungan suhu tinggi, yang berpotensi merevolusikan industri aeroangkasa dan seterusnya.