Jet motorları, insanların şimdiye kadar ortaya çıkardığı en çene düşürücü mühendislik başarılarından biridir.
Ancak jet motorlarının mümkün olmaması gerektiğini, Galler'deki bir ekipman test şirketi olan Micro Materials'ın malzeme araştırma direktörü Ben Beake söylüyor.
“İçeri giren hava, altındaki metalin erime noktasından daha sıcak – ki bu açıkça iyi bir şey değil,” diye açıklıyor, bu havanın 1000C'nin çok üzerindeki sıcaklıklara ulaştığına işaret ediyor.
Jet motorlarının tasarımcıları, motor bıçaklarına ısıya dayanıklı seramik kaplamalar uygulayarak bu sorunu atlatmışlardır.
Ve şimdi, araştırmacılar motorların daha sıcak çalışmasını sağlayan daha güçlü kaplamalar geliştiriyorlar.
Dr. Beake, “Daha sıcak olmasını sağlarsanız, yakıt ve CO2'de büyük bir tasarruf var” diyor.
Sıcaklığı sadece 30C veya daha fazla artırarak,% 8 yakıt tasarrufu elde edebilirsiniz, diye tahmin ediyor.
Bu, kaplamaların gücüdür - altta yatan bir malzemenin işlevselliğini ve yeteneklerini radikal bir şekilde dönüştürürler.
Çok az insan ne kadar önemli olduklarının farkındadır, ancak bu kaplamalar ve kaplamalar yüksek performanslı makineleri süper şarj edebilir veya pahalı ekipmanların en zorlu ortamlarda hayatta kalmasını sağlayabilir.
Dr. Beake ve meslektaşları, gerçekten ne kadar sağlam veya etkili olduklarını görmek için kaplamaları sınırlarına zorlamakla görevlendirilirler.
Müşterileri her zaman istedikleri sonuçları alamazlar.
Bir füze üreticisine, birkaç yıl önce "kaplamanızı kırdık" dediğini hatırlıyor.
Dr. Beake, “Bir huff içinde fırtınaya kapıldılar,” diyor.
Kaplamaları yüksek sıcaklıklara maruz bırakmanın yanı sıra, Micro Materials'ın dayanıklılığını test etmek için sürekli olarak rastgele yerlerde bir kaplamaya dokunan küçük bir elmas kalemi olan bir "ahşap" cihazı da vardır.
Son zamanlarda, firma çeşitli hareketli parçalarda kullanılan dişliler ve rulmanlar da dahil olmak üzere uydu bileşenlerine uygulanabilecek bir ürünü test etmek için İngiltere merkezli Teer Coatings ile çalıştı.
Şirketten Xiaoling Zhang, bu zorlu bir görev olduğunu söylüyor, çünkü kaplama hem ön fırlatmayı (yer seviyesinde atmosferik neme maruz kaldıklarında) hem de yörüngede, uzaydaki toz parçacıklarına ve radyasyona karşı bu tür bileşenleri korumalıdır.
Bununla birlikte, firmanın istenen sonuçları elde ettiğini iddia ediyor.
Ancak uzay aracını korumanın yanı sıra, kaplamalar astronotların hastalanmasını da durdurabilir.
Biyofilmler - boruların içindeki bakterilerin göz kamaştırıcı birikimleri - düşük yerçekimi ortamlarında daha hızlı büyür, bu da örneğin uzay istasyonlarında veya gelecekteki uzay araçlarında sıvıyı hareket ettiren su kaynakları veya makineler için bir sorun olabilir.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden Kripa Varanasi, "Biofilmlerin mekanik arızalara neden olduğu biliniyor" diyor.
"Bunu istemezsin." Prof Varanasi ve meslektaşları, yüzeyleri kayganlaştıran ve bu nedenle biyofilmlerin oluşumuna dirençli bir dizi kaplama geliştirdiler.
Uluslararası Uzay İstasyonu'nda yapılan bir deneyde böyle bir kaplamanın testleri, amaçlandığı gibi çalıştığını buldu.
Kaplamanın arkasındaki fikir, katı bir malzemeyi ve bir yağlayıcıyı bir araya getirmektir.
Bu daha sonra bir borunun veya tüpün iç kısmına püskürtülür, bu da iç yüzeyi son derece kaygan hale getirir.
Prof Varanasi daha önce diş macunu paketlerinin iç kısımları için benzer kaplamalar geliştirmek için manşetler yaptı - böylece diş macununun her bir parçasını çıkarabilirsiniz.
O ve meslektaşları, teknolojiyi spin-out şirketleri LiquiGlide aracılığıyla ticarileştirdi.
Kayganlık belki de takdir edilmeyen bir özelliktir.
Norveç Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden Nuria Espallargas ve meslektaşları, alüminyum üretiminde veya onarımında kullanılan ekipman için silikon karbür bazlı bir kaplama geliştirdiler.
Bir çeşit yapışmaz tava çözeltisidir, yani erimiş alüminyum katmanları bu pahalı ekipmana sıkışmaz.
Yine de bu özel kaplamanın hassas işleyişi şu anda bir gizemdir.
Prof Espallargas, “Dürüst olmak gerekirse, nasıl çalıştığını gerçekten bilmiyoruz, mekanizma şu anda bilinmiyor” diyor.
Bununla birlikte, kaplama, spin-out şirketi Seram Coatings aracılığıyla ticari olarak mevcuttur.
Endüstriyel makineleri yapan ve tamir eden bir ABD firması olan Atlas Machine and Supply bunu denedi.
“Gerçek fayda, araçların ömrünü uzatmak ve üretilen ürünlerin kalitesini artırmakta yatıyor,” diyor inovasyon şefi Jeremy Rydberg.
O, kaplama olmadan Atlas'ın her iki günde bir alüminyumu çalıştırmak için kullandığı silindir araçlarını yeniden inşa etmesi gerektiğini söylüyor.
Bu da yıllık 4.5 milyon dolara mal oluyor.
Ancak yeni kaplama, bu aletlerin sadece birkaç gün değil, tüm bir hafta boyunca sürdüğü ve bu yeniden inşa maliyetlerini yılda yaklaşık 1.3 milyon dolara düşürdüğü anlamına geliyor.
Kaplamalar bazı şaşırtıcı şeyler yapabilir, ancak her zaman amaçlandığı gibi çalışmazlar, Andy Hopkinson, kaplamaların yanlış gittiğinde araştırmak için sık sık çağrılan bir firma olan Safinah Group'un genel müdürü.
“Şu anda pasif yangın koruma sistemlerinin soyulduğu otoparklarda birçok sorun görüyoruz,” diyor, bazen beton yapılara uygulanan yangına dayanıklı boyaya atıfta bulunuyor.
Ve şirketi ayrıca ticari gemilere uygulanan kaplamaların her zaman ahırların ve diğer deniz yaşamının kendilerini gövdeye bağlamasını engellemediğini buldu.
Biyofouling olarak bilinen bu sorun sürtünmeyi arttırır, yani geminin motoru daha fazla çalışmalı ve daha fazla yakıt yakmalıdır.
Yardım sözü veren kaplamaların mevcudiyetine rağmen, gemi sahipleri her zaman gemileri için doğru olanı seçmez.
Dr Hopkinson, bu seçimin geminin nereye yelken açtığına, hareket etmek yerine ne kadar süre boş kalacağına bağlı olması gerektiğini söylüyor.
Bu gibi sorunları düzeltmenin maliyeti binlerce hatta milyonlarca pounda kadar çıkabilir.
"Tipik olarak, boya maliyeti projenin% 1 ila% 2'si arasındadır.
Sorun şu ki, işler ters gittiğinde maliyetler katlanarak artıyor," diyor Bay Hopkinson.
Bununla birlikte, bu alanda çalışan araştırmacılar, kaplamaları iyileştirmek ve gelecekte makinelerin veya altyapının performansını büyük ölçüde artırabilecek yenilerini geliştirmek için hala birçok fırsat olduğunu söylüyor.