علماء روس يطورون طلاء يحمي محركات الطائرات من الأكسدة في درجات حرارة قصوى

استخدم علماء من جامعة "الأورال" الفيدرالية، ومعهد الفيزياء الكهربائية التابع لفرع الأورال التابع لأكاديمية العلوم الروسية طريقة أصلية لتصنيع طلاء من السيليكون والألومنيوم والكربون والنيتروجين، المبتكر القادر على حماية مكوّنات محرك الطائرات من الأكسدة في درجات الحرارة القصوى.

يجمع التطوير في وقت واحد بين درجات حرارة التوليف المنخفضة (تصل إلى 400 درجة مئوية) ومعدل الترسيب العالي والصلابة الكبيرة. كل ذلك من شأنه أن يقلل من تكلفة تصنيع الأجزاء، ويزيد من عمر محركات طائرات الطيران المدني والمروحيات، وفق ما ذكرت بوابة "روسيا العلمية" (ساينتيفيك راشا).

هذه الدراسة تمّ دعمها من قبل صندوق العلوم الروسي، ونشرت في مجلة "سيراميكس".

يتميز هذا الطلاء بمقاومة عالية للأكسدة، عند درجات الحرارة العالية. وهذا يعني أنه في بيئة تحتوي على الأكسجين، وعند تسخينه، تتشكل طبقة حاجزة بسبب محتوى الألومنيوم، تمنع تغلغل الأكسجين عميقاً في المادة المحمية.
 
صعوبة الحصول على مثل هذه الطلاءات الوظيفية متعددة المكونات تتمثل في الحاجة إلى إنشاء بنية كثيفة، تحتوي على المحتوى المطلوب من العناصر الكيميائية في الطلاء، وفقاً لما ذكره أندريه مينشاكوف، الباحث الأول في مختبر المواد الكهروضوئية بجامعة الأورال الفيدرالية، ومعهد الفيزياء الكهربائية في فرع الأورال التابع لأكاديمية العلوم الروسية.

فقد أظهرت التجارب أنّ المادة الجديدة تتمتع بصلابة تصل إلى 31 (غيغا باسكال) و(هو ما يمكن مقارنته بالطلاءات الشبيهة بالماس) وبنية كثيفة خالية من العيوب.
 
 وبالمقارنة، تتطلب الطرق التقليدية لإنشاء مثل هذه الأغشية الواقية على سطح عناصر التوربينات درجات حرارة أعلى من 1000 درجة مئوية، وغالباً ما تؤدي إلى تكوين عيوب مختلفة.

على مدى عامين، أجرى العلماء أكثر من عشرة سلاسل من الاختبارات، مما أدّى إلى إنشاء عدة مئات من العينات.
ووفقاً لما أشار إليه الباحثون، فإنّ اختيار الظروف المثلى جعل من الممكن تحقيق تكوين بنية طلاء نانوية كثيفة مع التركيب الكيميائي المطلوب، مما ضمن الخصائص الميكانيكية العالية للمركب الجديد.

وأضاف أندريه مينشاكوف: "مكننا تغيير ظروف تركيب متنوعة على نطاق واسع، وتتم العملية نفسها عند درجات حرارة منخفضة نسبياً (100، 200، 400 درجة مئوية). هذا يسمح بتطبيق الطلاءات الواقية ليس فقط على منتجات الفولاذ والتيتانيوم، بل أيضاً على المواد منخفضة الانصهار مثل البولي كربونات".

وتابع: "كما أننا لا نواجه أي قيود واضحة على توسيع نطاق المنشأة للإنتاج الصناعي؛ ففي هذه الحالة، يعتمد كل شيء بشكل مباشر على المهمة المطلوبة".

وتتضمن الخطط أيضاً اختبار الطلاء على مكونات حقيقية من توربينات الغاز، ومحركات الطائرات النفاثة، فضلاً عن تكييف التكنولوجيا لصناعات أخرى.