Kas ir hameleona pārklājums?

Hameleona pārklājums ir virsmas slāņa veids, kas tiek uzklāts uz dažādām rūpniecības precēm un kam piemīt adaptīvas īpašības. Parasti tas sastāv no materiāliem, kas izstrādāti nanotehnoloģiju mērogā aptuveni atsevišķu atomu vai mazu molekulu lielumā. Pārklājumi ir izstrādāti tā, lai tiem būtu tādas īpašības kā spēja mainīt virsmas tekstūru vai dinamiski reaģēt uz mitrumu, galējām temperatūrām vai vakuuma vidi, piemēram, atkārtoti lietojamiem nesējraķešu pārklājumiem raķešu tehnikā. Bieži tiek izmantoti kompozītmateriālu pārklājumi, kas sastāv no vairākiem dažādu materiālu slāņiem pārklājumā, lai tas varētu būt pašeļļojošs un ar zemāku par parasto kušanas temperatūru.

Pirmie nanomērogā izstrādātie nodiluma kontroles pārklājumu veidi tika balstīti uz volframa elementu, jo tas ir tik plaši izmantots metāls augstas slodzes metāla detaļu ražošanā. Tika pētīti tādi savienojumi kā WC, volframs, kas sapludināts ar dimantiem līdzīgu oglekli (DLC) un volframa disulfīds, WS2. Metāli, piemēram, volframs un itrijs, bieži vien ir daļa no hameleona pārklājuma, jo to eļļošanas kvalitāti nodrošina sausas smērvielas, kas darbojas oglekļa, sēra vai citu nanodaļiņu veidā, kas ar tiem labvēlīgi mijiedarbojas. Zelts un sudrabs ir citi bieži izmantotie metāla elementi, jo tie spēj izturēt augstu temperatūras gradienta līmeni, kur tiem var būt eļļošanas īpašības, ja tie ir iestrādāti matricas struktūrā. Grafiskais ogleklis ir iekļauts arī dažās formulās kā noderīga slīdvirsma ūdens vai augsta mitruma klātbūtnē.

Piemērs tam, ko 2004. gadā uzskata par otrās paaudzes hameleona pārklājumu, ir itrija stabilizētais cirkonijs (YSZ), keramikas veids, kas ir iestrādāts zelta režģim līdzīgā struktūrā, kas iekapsulē molibdēna disulfīda, MoS2 un nanodaļiņas. dimantiem līdzīgs ogleklis. Šis konkrētais hameleona pārklājuma sastāvs var izturēt slīdēšanas berzes ciklus ar 10,000 932 vai vairāk atkārtojumiem, nesabojājoties, un temperatūru līdz 1,112° līdz 500° Fārenheita (600° līdz XNUMX° pēc Celsija). Tas ir izraisījis dažādu aviācijas un kosmosa nozares ražošanas koncernu interesi. Šādi hameleona pārklājumi ir izstrādāti tā, lai tiem būtu triboloģiskās īpašības, kur triboloģija attiecas uz pārklājuma spēju pretoties berzei, nodilumam un arī pašeļļojošiem aspektiem.

Jebkura hameleona pārklājuma galvenais aspekts ir tas, ka tā sastāvam ir atgriezeniska morfoloģija. Pārklājumam jāspēj mainīt berzi un nodilumu atkarībā no apstākļiem un pēc tam atgriezties latentā stāvoklī bez ķīmiskas noārdīšanās. Arēnas, kurās tas ir svarīgi, ietver strukturālo un aerodinamisko elementu būvniecību hiperskaņas transportlīdzekļiem, kuri lielā augstumā un lielā ātrumā tiek pakļauti ārkārtējai fiziskai slodzei.

Hameleona pārklājums ir izstrādāts tā, lai tam būtu plašas materiāla īpašību izmaiņas, sākot no vienas triljonās daļas metra līdz vienai desmitdaļai milimetra (0.0000000001 līdz 0.0001 metram). ASV armijas 2011. gada martā veiktie pētījumi ir radījuši hameleona pārklājumu, kas sastāv no nitrīda savienojumiem, sudraba un MoS2, kas ir uzstādījis pasaules rekordu izturībai. Materiāls tika ciklēts vairāk nekā 300,000 1,292 reižu temperatūras diapazonā no istabas temperatūras līdz 700 ° Fārenheita (XNUMX ° C) bez materiāla īpašību ievērojamas pasliktināšanās.