Οι μηχανές Jet είναι ένα από τα πιο σαγόνια-dropping κατορθώματα της μηχανικής άνθρωποι έχουν ποτέ καταλήξει σε.
Αλλά οι αεριωθούμενες μηχανές δεν πρέπει να είναι δυνατές, λέει ο Μπεν Μπηκ, διευθυντής έρευνας υλικών στο Micro Materials, μια εταιρεία δοκιμών εξοπλισμού στην Ουαλία.
Ο αέρας που έρχεται είναι θερμότερος από το σημείο τήξης του μετάλλου κάτω από το οποίο προφανώς δεν είναι καλό πράγμα, εξηγεί, τονίζοντας ότι αυτός ο αέρας φτάνει σε θερμοκρασίες πολύ πάνω από 1.000C.
Οι σχεδιαστές των κινητήρων αεριωθουμένων έχουν γύρω από αυτό το πρόβλημα με την εφαρμογή πυρίμαχων κεραμικών επιστρώσεων στις λεπίδες του κινητήρα.
Και τώρα, οι ερευνητές αναπτύσσουν ακόμα ισχυρότερες επιστρώσεις που επιτρέπουν στους κινητήρες να λειτουργούν ακόμα πιο ζεστά.
Αν το κάνετε να πάει πιο ζεστό, τότε υπάρχει μια τεράστια εξοικονόμηση καυσίμων και CO2, λέει ο Δρ Beake.
Με την αύξηση της θερμοκρασίας κατά μόλις 30C ή έτσι, θα μπορούσε να πάρετε ένα 8% εξοικονόμηση καυσίμων, εκτιμά.
Αυτή είναι η δύναμη των επιστρώσεων που μεταμορφώνουν ριζικά τη λειτουργικότητα και τις δυνατότητες ενός υποκείμενου υλικού.
Λίγοι άνθρωποι συνειδητοποιούν πόσο σημαντικοί είναι, αλλά αυτές οι επικαλύψεις και τα καλύμματα μπορούν να υπερφορτίσουν μηχανές υψηλής απόδοσης, ή να διασφαλίσουν ότι ο ακριβός εξοπλισμός επιβιώνει από το σκληρότερο περιβάλλον.
Ο Δρ. Μπηκ και οι συνάδελφοί του είναι επιφορτισμένοι με την ώθηση των επιστρώσεων στα όριά τους, προκειμένου να δουν πόσο εύρωστες ή αποτελεσματικές είναι πραγματικά.
Οι πελάτες του δεν παίρνουν πάντα τα αποτελέσματα που θέλουν.
Θυμάται ότι είπε σε έναν κατασκευαστή πυραύλων, ότι ο Γουέι έσπασε την επένδυση σου, πριν μερικά χρόνια.
Έφυγαν με ένα καβούκι, λέει ο Δρ. Μπηκ.
Εκτός από την έκθεση των επιχρισμάτων σε υψηλές θερμοκρασίες, Micro Materials έχει επίσης μια συσκευή δρυοκολάπτη, ένα μικροσκοπικό διαμαντένιο στυλ, το οποίο χτυπά επανειλημμένα μια επίστρωση σε τυχαίες τοποθεσίες για να δοκιμάσει την αντοχή του.
Πρόσφατα, η εταιρεία έχει συνεργαστεί με το Ηνωμένο Βασίλειο Teer Coatings για να δοκιμάσει ένα προϊόν που θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε δορυφορικά στοιχεία, συμπεριλαμβανομένων των γραναζιών και των ρουλεμάν που χρησιμοποιούνται σε διάφορα κινούμενα μέρη.
Είναι ένα δύσκολο έργο, λέει η Xiaoling Zhang, από την εταιρεία, επειδή η επίστρωση πρέπει να προστατεύσει αυτά τα συστατικά τόσο πριν από το ξέπλυμα (όταν εκτίθενται σε ατμοσφαιρική υγρασία σε επίπεδο εδάφους) όσο και σε τροχιά, από τα σωματίδια σκόνης και την ακτινοβολία στο διάστημα.
Ωστόσο, ισχυρίζεται ότι η εταιρεία έχει επιτύχει τα επιθυμητά αποτελέσματα.
Αλλά εκτός από την προστασία του διαστημόπλοιου, οι επιστρώσεις θα μπορούσαν επίσης να σταματήσουν τους αστροναύτες από το να αρρωστήσουν.
Οι συσσώρευσις μικροβίων μέσα σε σωλήνες αναπτύσσονται ταχύτερα σε περιβάλλοντα χαμηλής βαρύτητας, που θα μπορούσαν να αποτελέσουν πρόβλημα για την παροχή νερού ή μηχανημάτων που μετακινούν υγρό στους διαστημικούς σταθμούς ή στο μελλοντικό διαστημόπλοιο, για παράδειγμα.
Τα βιοφίλμ είναι γνωστό ότι προκαλούν μηχανικές αποτυχίες, λέει η Κρίπα Βαρανάσι στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης.
Δεν το θέλεις αυτό.
Ο καθηγητής Varanasi και οι συνάδελφοί του έχουν αναπτύξει μια σειρά επιχρισμάτων που κάνουν τις επιφάνειες ολισθηρές και, ως εκ τούτου, ανθεκτικές στο σχηματισμό βιοφίλμ.
Οι δοκιμές μιας τέτοιας επίστρωσης σε ένα πείραμα που διεξήχθη επί του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού διαπίστωσαν ότι λειτουργούσε σύμφωνα με τον προορισμό του.
Η ιδέα πίσω από την επικάλυψη είναι να αναμειχθεί ένα στερεό υλικό και ένα λιπαντικό.
Αυτό στη συνέχεια ψεκάζεται στο εσωτερικό ενός σωλήνα ή σωλήνα, πράγμα που κάνει αυτή την εσωτερική επιφάνεια εξαιρετικά ολισθηρή.
Ο καθηγητής Varanasi έχει προηγουμένως κάνει πρωτοσέλιδα για την ανάπτυξη παρόμοιων επιστρώσεων για το εσωτερικό των πακέτων οδοντόκρεμας έτσι ώστε να μπορείτε να πάρετε κάθε τελευταίο κομμάτι της οδοντόκρεμας έξω.
Αυτός και οι συνάδελφοί του έχουν εμπορευματοποιήσει την τεχνολογία μέσω της εταιρείας τους LiquiGlide.
Η ολισθηρότητα είναι, ίσως, ένα υποτιμημένο χαρακτηριστικό.
Nuria Espalargas στο Νορβηγικό Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας και συνάδελφοι έχουν αναπτύξει μια επίστρωση με βάση το καρβίδιο του πυριτίου για τον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται στην κατασκευή ή την επισκευή αλουμινίου.
Είναι ένα είδος αντικολλητικού τηγάνι διάλυμα, που σημαίνει ότι στρώματα λιωμένου αλουμινίου δεν κολλήσει σε αυτό το ακριβό εξοπλισμό.
Η ακριβής λειτουργία αυτής της συγκεκριμένης επίστρωσης είναι προς το παρόν κάτι σαν ένα μυστήριο, όμως.
Για να είμαι ειλικρινής, πραγματικά δεν ξέρουμε πώς λειτουργεί, ο μηχανισμός είναι άγνωστος αυτή τη στιγμή, λέει ο καθηγητής Espalargas.
Παρ' όλα αυτά, η επικάλυψη είναι διαθέσιμη στο εμπόριο μέσω της εταιρείας spin-out Seram Coatings.
Η Atlas Machine and Supply, μια αμερικανική εταιρεία που κατασκευάζει και επισκευάζει βιομηχανικά μηχανήματα, το δοκίμασε.
Το πραγματικό όφελος έγκειται στην επέκταση της ζωής των εργαλείων και στη βελτίωση της ποιότητας των προϊόντων που παράγονται, λέει ο Jeremy Rydberg, επικεφαλής αξιωματικός καινοτομίας.
Λέει ότι, χωρίς την επικάλυψη, ο Άτλας πρέπει να ξαναχτίσει τα εργαλεία που χρησιμοποιεί για να δουλεύει αλουμίνιο κάθε δύο μέρες.
Αυτό κοστίζει 4,5 εκατομμύρια δολάρια ετησίως.
Αλλά η νέα επίστρωση σημαίνει ότι αυτά τα εργαλεία διαρκούν για μια ολόκληρη εβδομάδα, όχι μόνο για μερικές ημέρες, κόβοντας αυτά τα έξοδα ανοικοδόμησης σε περίπου 1,3 εκατομμύρια δολάρια το χρόνο.
Τα παλτά μπορούν να κάνουν μερικά καταπληκτικά πράγματα, αλλά δεν λειτουργούν πάντα όπως το ήθελαν, σημειώνει ο Andy Hopkinson, διευθύνων σύμβουλος του ομίλου Safinah, μια εταιρεία που συχνά καλείται να ερευνήσει όταν οι επιστρώσεις πάνε στραβά.
Βλέποντας πολλά θέματα αυτή τη στιγμή με τους χώρους στάθμευσης αυτοκινήτων, όπου το παθητικό σύστημα πυροπροστασίας τους ξεφλουδίζει, λέει, αναφερόμενος στο ανθεκτικό στη φωτιά χρώμα που μερικές φορές εφαρμόζεται στις κατασκευές σκυροδέματος.
Και η εταιρεία του έχει επίσης διαπιστώσει ότι οι επιστρώσεις που εφαρμόζονται στα εμπορικά πλοία δεν εμποδίζουν πάντα τα κάρβουνα και άλλες θαλάσσιες ζωές να προσκολληθούν στο κύτος.
Αυτό το πρόβλημα, γνωστό ως βιοφουάρισμα, αυξάνει την τριβή, που σημαίνει ότι ο κινητήρας των πλοίων πρέπει να δουλέψει πιο σκληρά και να κάψει περισσότερα καύσιμα.
Παρά τη διαθεσιμότητα των επιστρώσεων που υπόσχονται να βοηθήσουν, οι πλοιοκτήτες δεν επιλέγουν πάντα το σωστό για το σκάφος τους.
Αυτή η επιλογή πρέπει να εξαρτάται από το πού ταξιδεύει το πλοίο, πόσο καιρό πρέπει να είναι σε αδράνεια και όχι σε κίνηση, και ούτω καθεξής, λέει ο Δρ. Χόπκινσον.
Το κόστος της διευθέτησης θεμάτων όπως αυτό μπορεί να τρέξει σε πολλές χιλιάδες, ή ακόμη και εκατομμύρια λίρες.
Συνήθως, το κόστος βαφής κυμαίνεται μεταξύ 1 και 2% του έργου.
Το πρόβλημα είναι, όταν πηγαίνει στραβά, το κόστος γίνεται εκθετική, λέει ο κ. Hopkinson.
Οι ερευνητές που εργάζονται σε αυτόν τον τομέα, ωστόσο, αναφέρουν ότι εξακολουθούν να υπάρχουν πολλές ευκαιρίες για βελτίωση των επιστρώσεων και ανάπτυξη νέων που θα μπορούσαν να βελτιώσουν δραστικά τις επιδόσεις των μηχανημάτων ή των υποδομών στο μέλλον.