Реактивные двигатели - один из самых ловких подвигов инженерных людей в истории.
Но реактивные двигатели не должны быть возможными, говорит Бен Бик, директор исследований материалов в Micro Material, компании по проверке оборудования в Уэльсе.
Входящий воздух горячее, чем температура плавления металла под ним, что явно не хорошо, объясняет он, отмечая, что этот воздух достигает температуры намного выше 1 000C.
Конструкторы реактивных двигателей решили эту проблему путем нанесения теплостойких керамических покрытий на лезвиях двигателей.
И сейчас исследователи разрабатывают еще более сильные покрытия, которые позволяют двигателям работать еще горячее.
Если у вас получится жарче, тогда есть огромная экономия топлива и CO2, говорит доктор Бик.
Увеличив температуру всего на 30 °C, вы можете получить 8% экономии топлива, по его оценкам.
Такова мощность покрытий, которые радикально преобразуют функциональность и возможности лежащего в их основе материала.
Немногие люди понимают, насколько они важны, но эти навесы и венерики могут заряжать высокоэффективные машины или обеспечивать, чтобы дорогое оборудование переживало самую суровую среду.
Доктору Бику и его коллегам поручено подталкивать покрытия до предела, чтобы увидеть, насколько они прочны или эффективны.
Его клиенты не всегда получают нужные результаты.
Он вспоминает, что сказал производителю ракеты, что Уэйв сломал тебе покрытия несколько лет назад.
Доктор Бик сказал, что они ворвались в хижину.
Помимо нанесения покрытий при высоких температурах, Micro Materials также имеет дрожжевое устройство — крошечный алмазный стилус, который неоднократно наносит покрытие в случайных местах для проверки его долговечности.
Недавно фирма сотрудничала с базирующимися в Соединенном Королевстве " Тейр покрытий " для испытания продукта, который может быть применен к спутниковым компонентам, включая передачи и подшипники, используемые в различных подвижных частях.
По словам Сяолин Чжана, это сложная задача, поскольку покрытие должно защищать такие компоненты как до запуска (когда они подвергаются воздействию атмосферной влажности на земле), так и на орбите от пылевых частиц и радиации в космосе.
Однако она утверждает, что фирма добилась желаемых результатов.
Но помимо защиты космических аппаратов, нанесение покрытий может также остановить болезнь астронавтов.
Накопление бактерий внутри труб в биофильмах растет быстрее в условиях низкой гравитации, что может стать проблемой для систем водоснабжения или оборудования, которые перемещают жидкость вокруг космических станций или будущих космических аппаратов, например.
Биофильмы, как известно, вызывают механические неисправности, говорит Крипа Варанаси из Массачусетского технологического института.
Ты не хочешь этого.
Профессор Варанаси и его коллеги разработали ряд покрытий, которые делают поверхности скользкими и, следовательно, устойчивыми к образованию биофильмов.
Испытания одного такого покрытия в ходе эксперимента, проведенного на борту Международной космической станции, показали, что оно функционирует в соответствии с установленными целями.
Идея покрытия состоит в том, чтобы смешать твердый материал и смазку.
Затем его распыляют на внутреннюю часть трубы или трубы, что делает внутреннюю поверхность чрезвычайно скользкой.
Профессор Варанаси ранее писал заголовки за разработку аналогичных покрытий для внутренних пакетов зубной пасты, чтобы вы могли достать каждый кусочек зубной пасты.
Он и его коллеги рекламировали технологию через свою компанию LikiGlide.
Скользость - это, возможно, недооцененный атрибут.
Нуриа Эспалларгас в Норвежском научно-техническом университете и его коллеги разработали для оборудования, используемого при производстве или ремонте алюминия, покрытие карбида на основе кремния.
Это своего рода нежесткий поддонный раствор, означающий, что слои расплавленного алюминия не застревают на этом дорогом оборудовании.
Однако точное функционирование этого конкретного покрытия в настоящее время является чем-то загадочным.
Честно говоря, мы действительно не знаем, как это работает, механизм в данный момент неизвестен, говорит профессор Эспалларгас.
Тем не менее, покрытие доступно на коммерческой основе через ее компанию Seram Satings.
"Атлас Машина и снабжение", американская фирма, занимающаяся производством и ремонтом промышленного оборудования, пробовала его.
По словам Джереми Райдберг, главного сотрудника по вопросам инноваций, реальная выгода заключается в продлении срока службы инструментов и повышении качества производимой продукции.
Он говорит, что без покрытия Атлас должен восстанавливать инструменты, которые он использует для работы с алюминием каждые два дня.
Эта сумма ежегодно составляет 4,5 млн. долл. США.
Но новое покрытие означает, что эти инструменты продержались целую неделю, а не всего пару дней, сокращая расходы на восстановление до примерно 1,3 млн. долл. США в год.
Покрытия могут делать удивительные вещи, но они не всегда работают так, как планировалось, отмечает Энди Хопкинсон, директор-распорядитель в Safina Group, фирме, которую часто вызывают для изучения, когда покрытия идут не так.
Он говорит, что в данный момент он видит много проблем с автостоянками, где их пассивная система пожарной защиты отключается, ссылаясь на огнестойкую краску, которая иногда применяется к бетонным сооружениям.
Его компания также обнаружила, что нанесение покрытий на коммерческие суда не всегда препятствует присоединению к корпусу ягод и других морских организмов.
Эта проблема, известная как биообращение, усиливает трение, что означает, что судовой двигатель должен работать усерднее и сжигать больше топлива.
Несмотря на наличие покрытий, которые обещают помочь, судовладельцы не всегда выбирают правильный покрытий для своего судна.
Этот выбор должен зависеть от того, где плавает корабль, от того, как долго он должен быть бездействующим, а не движущимся, и так далее, говорит доктор Хопкинсон.
Стоимость решения подобных проблем может достигать многих тысяч или даже миллионов фунтов.
Как правило, расходы на краску составляют от 1 до 2 процентов от объема проекта.
Проблема в том, что когда все идет не так, затраты становятся экспоненциально, говорит мистер Хопкинсон.
Однако исследователи, работающие в этой области, говорят, что все еще есть много возможностей для улучшения покрытий и разработки новых, которые могли бы резко улучшить работу машин или инфраструктуры в будущем.