산둥 대학이 이끄는 연구원들은 항공기 엔진의 내구성을 강화하기 위한 선구적인 생체모방 티크우드 환경 차단 코팅을 만들어냈습니다. 그들의 새로운 증착 방법은 티크우드의 층상 구조를 모방하여 기계적 성능과 내식성을 크게 개선할 것을 약속합니다.
새로운 연구에서 산둥 대학과 광둥 과학 아카데미의 연구자들은 티크 나무의 자연적 구조에서 영감을 얻은 혁신적인 환경 차단 코팅(EBC)을 개발했습니다. 이 생체 모방적 접근 방식은 항공기 엔진을 포함한 고온 환경에서 사용되는 코팅의 기계적 성능과 내식성을 크게 향상시킬 것입니다.
여러 학문 분야의 팀이 독특한 교대 기상/액상 증착법을 활용해 EBC 내에서 티크나무의 다층적이고 고도로 안정적인 구조를 재현했습니다.
이 기술은 플라즈마 분무-물리적 기상 증착(PS-PVD) 방법을 사용하여 나노 Yb2Si2O7 및 Yb2SiO5 복합재를 통합합니다.
“환경 차단 코팅에 대한 생체 모방 연구는 비교적 드뭅니다. 그 이유는 고온 분무 공정 동안 코팅의 구성과 구조를 정확하게 제어하는 데 상당한 어려움이 있기 때문입니다.” 산둥 대학교 재료 과학 및 공학부의 교수이자 저자인 Guifang Han이 말했습니다. 보도 자료. “우리는 뛰어난 기계적 특성과 환경적 내구성으로 알려진 티크를 생체모방 소재로 선택했습니다.”
이 팀의 새로운 방법은 아크 전류 조정을 통해 SiO2의 증발과 증착을 제어합니다.
열처리로 촉진된 현장 반응은 층별로 증착된 SiO2를 티크나무를 모방한 견고한 다층 구조로 변환합니다. 이는 매우 까다로운 조건에서 작동하는 가스터빈 엔진의 응용 분야에서 향상된 성능과 내구성을 약속합니다.
“열역학적 관점에서, 우리는 분무 공정 동안 휘발된 SiO2 가스의 증착 메커니즘에 대한 심층 분석을 수행했습니다. 우리는 가스 상태로 증착된 SiO2와 Yb의 분해로부터 생성되는 Yb2SiO5 사이의 현장 반응을 용이하게 하기 위해 열처리 기술을 독창적으로 적용했습니다.2Si2O7 분말, Yb를 재형성하기 위해2Si2O7”라고 한은 덧붙였다. “이 접근 방식을 통해 코팅의 구성, 구조 및 나노스케일 치수를 동시에 조절할 수 있어 티크 나무를 생체 모방하는 기능적 구조를 성공적으로 달성할 수 있습니다.”
연구진은 분무 과정에서 증착 메커니즘을 정확히 찾아내고 코팅의 구성과 나노 수준의 치수를 최적화하는 방법을 고안했습니다.
최근 연구 결과는 출판 Journal of Advanced Ceramics에 게재된 연구에서는 고온 응용 분야를 목표로 하는 코팅 기술 분야에서 유망한 진전이 있었음을 보여주었습니다.
이러한 발전에도 불구하고 한은 추가 조사가 필요하다고 강조했습니다. 향후 연구는 이러한 코팅의 내식성과 기계적 특성을 체계적으로 평가하고, 기존 문헌과 비교하여 실용성을 검증하는 데 중점을 둘 것입니다.
이 혁신적인 기술을 상용화하려는 비전을 가지고, 팀은 고온 보호 응용 분야의 효율성을 높여 항공우주 산업과 그 외 분야에 혁명을 일으킬 잠재력을 갖고 있습니다.