Самолетните двигатели са един от най-невероятните подвизи на инженерните хора, които някога са измисляни.
Но реактивните двигатели не би трябвало да са възможни, казва Бен Бийк, директор на изследванията на материалите в Micro Materials, компания за тестване на оборудване в Уелс.
"Влизането на въздух е по-горещо от точката на топене на метала отдолу - което очевидно не е добро нещо", обяснява той, посочвайки, че този въздух достига температури доста над 1000C.
Дизайнерите на реактивни двигатели са заобиколили този проблем чрез нанасяне на топлоустойчиви керамични покрития върху лопатките на двигателя.
И сега изследователите разработват още по-силни покрития, които позволяват на двигателите да работят още по-горещо.
"Ако го накарате да стане по-горещо, тогава има огромно спестяване на гориво и CO2", казва д-р Бийк.
Чрез повишаване на температурата само с 30 градуса, може да се получи 8% икономия на гориво, изчислява той.
Това е силата на покритията – те радикално трансформират функционалността и възможностите на основния материал.
Малко хора осъзнават колко са важни, но тези наслагвания и фурнири могат да заредят високопроизводителни машини или да гарантират, че скъпото оборудване оцелява и в най-суровите среди.
Д-р Бийк и колегите му са натоварени със задачата да избутват покритията до техните граници, за да видят колко са здрави или ефективни в действителност.
Клиентите му не винаги получават резултатите, които искат.
Той си спомня, че е казал на производител на ракети:Счупихме покритието ви“, преди няколко години.
"Те щурмуваха в huff", казва д-р Бийк.
Освен че излага покритията на високи температури, Micro Materials има и устройство закълвач“, малък диамантен стилус, който многократно почуква покритие на произволни места, за да тества неговата издръжливост.
Наскоро фирмата работи с британската компания Teer Coatings за тестване на продукт, който може да бъде приложен към сателитни компоненти, включително зъбни колела и лагери, използвани в различни движещи се части.
Това е трудна задача, казва Сяолинг Джан, от компанията, защото покритието трябва да предпазва такива компоненти както преди изстрелване (когато са изложени на атмосферна влажност на нивото на земята), така и в орбита, срещу прахови частици и радиация в космоса.
Тя обаче твърди, че фирмата е постигнала желаните резултати.
Но освен че предпазват космическите кораби, покритията могат да спрат астронавтите да се разболеят.
Биофилмите – глопи натрупвания на бактерии във вътрешността на тръбите – растат по-бързо в среда с ниска гравитация, което би могло да бъде проблем за водните запаси или машините, които преместват течността на космически станции или бъдещи космически кораби, например.
"Биофилмите са известни с това, че причиняват механични повреди", казва Крипа Варанаси от Масачузетския технологичен институт.
Не искате това.“ Проф Варанаси и колегите му са разработили гама от покрития, които правят повърхностите хлъзгави и следователно устойчиви на образуването на биофилми.
Тестове на едно такова покритие в експеримент, извършен на борда на Международната космическа станция, установиха, че тя работи по предназначение.
Идеята зад покритието е да се смесват твърд материал и смазка.
След това се напръсква върху вътрешността на тръба или тръба, което прави тази вътрешна повърхност изключително хлъзгава.
Проф Варанаси преди това е направил заглавия за разработването на подобни покрития за вътрешността на пакетите за паста за зъби – така че можете да извадите всяка последна част от пастата за зъби.
Той и колегите му са комерсиализирали технологията чрез своята компания LiquiGlide.
Слипперичността е, може би, недооценен атрибут.
Нурия Еспаларгас от Норвежкия университет за наука и технологии и колеги са разработили покритие на основата на силициев карбид за оборудване, използвано в производството или ремонта на алуминий.
Това е нещо като незалепващ разтвор за тиган, което означава, че слоевете разтопен алуминий не се залепват върху това скъпо оборудване.
Точното функциониране на това конкретно покритие в момента обаче е нещо мистериозно.
"За да бъда честен, ние наистина не знаем как работи, механизмът е неизвестен в момента", казва проф Espallargas.
Въпреки това, покритието се предлага в търговската мрежа чрез нейната компания Seram Coatings.
Atlas Machine and Supply, американска фирма, която произвежда и ремонтира индустриални машини, го е изпробвала.
"Истинската полза се състои в удължаване на живота на инструментите и подобряване на качеството на произвежданите продукти", казва Джеръми Ридбърг, главен иновационен директор.
Той казва, че без покритието Атлас трябва да възстановява ролковите инструменти, които използва, за да обработва алуминий на всеки два дни.
Това струва 4,5 млн. долара годишно.
Но новото покритие означава, че тези инструменти издържат цяла седмица, а не само няколко дни, намалявайки тези разходи за възстановяване до около 1,3 милиона долара годишно.
Покритията могат да направят някои невероятни неща, но не винаги работят по предназначение, отбелязва Анди Хопкинсън, управляващ директор в Safinah Group, фирма, която често се обажда, за да разследва, когато покритията се объркат.
"В момента виждаме много проблеми с паркингите, където тяхната пасивна противопожарна система се отлепва", казва той, имайки предвид огнеупорната боя, която понякога се нанася върху бетонни конструкции.
Компанията му също така е установила, че покритията, нанасяни на търговските кораби, не винаги пречат на плевните и други морски живот да се прикрепят към корпуса.
Този проблем, известен като биофулиране, увеличава триенето, което означава, че двигателят на кораба трябва да работи по-усилено – и да изгаря повече гориво.
Въпреки наличието на покрития, които обещават да помогнат, собствениците на кораби не винаги избират правилния за своя кораб.
Този избор трябва да зависи от това къде плава корабът, колко време трябва да бъде празен, а не в движение и т.н., казва д-р Хопкинсън.
Цената на оправяне на проблеми като този може да се сблъска с много хиляди, или дори милиони паунда.
Обикновено боята струва между 1 и 2% от проекта.
Проблемът е, че когато се обърка, разходите стават експоненциални", казва г-н Хопкинсън.
Изследователите, работещи в тази област, обаче, казват, че все още има много възможности за подобряване на покритията и разработване на нови, които биха могли драстично да подобрят производителността на машините или инфраструктурата в бъдеще.