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材料はチーク材の生体模倣として機能し、環境バリアコーティングを作成します。

チーク材のマルチスケール層構造は、優れた機械的特性と環境安定性をもたらし、これが環境バリアコーティングの生体模倣設計にインスピレーションを与えています。この研究では、マルチスケールのナノ Yb2そして2○7-Yb2SiO5 チーク材のような層状構造を持つ複合 EBC は、プラズマ溶射 - 物理蒸着 (PS-PVD) における新しい気相/液相交互蒸着法によって実現されました。このプロセスでは、SiO2 Ybから揮発したもの2そして2○7 再捕獲されて堆積し、Ybとその場で反応します。2SiO5 熱処理によりコーティング内にYbが形成されます。2そして2○7 そして規則的に配置された多層ナノ構造の構築。この構造で設計されたコーティングは、機械的性能と耐食性を大幅に向上させることが期待され、高温環境下で航空機エンジンを長期的に保護できる可能性をもたらします。クレジット: Journal of Advanced Ceramics、清華大学出版局 研究者らは、気相/液相交互堆積として知られるプラズマ溶射物理蒸着における革新的な技術を開発しました。アーク電流を調整することで、研究者はSiOの蒸発と堆積を細かく制御できます。2、熱処理プロセスを通じて、コーティングの組成、構造、ナノスケール寸法を最適化するその場反応を実現し、その中に秩序正しく配置された多層のチークのような生体模倣構造を作成します。 彼らは、このプロセスに関与する複雑な堆積メカニズムの詳細な分析を実施しました。この新しいチークのような生体模倣構造コーティングは、その機械的特性と耐食性を大幅に向上させることが期待されており、ガスタービンエンジン分野の高温用途に革新的なコーティング保護戦略を提供します。 チームはその成果を アドバンストセラミックスジャーナル。 「環境バリアコーティングに関する生体模倣研究は比較的まれです。その主な理由は、高温溶射プロセス中にコーティングの組成と構造を正確に制御することに大きな課題があるためです。私たちは、優れた機械的特性と環境耐久性で知られるチーク材を選択しました。生体模倣の主題として」と、論文の責任著者であり、山東大学材料科学工学部の教授であるGuifang Han博士は述べた。 「気液相間隔堆積法を採用し、アーク電流などの溶射プロセス中のパラメータを制御することにより、SiO の蒸発と堆積を実現しました。2、それによってコーティング内に規則的に配置された多層構造が構築されます。このユニークな堆積メカニズムにより、チークの自然な層状構造を模倣することができ、これはコーティングの機械的特性と耐食性を高めるために重要です」とハン博士は続けた。 「熱力学的観点から、揮発したSiOの堆積メカニズムの詳細な分析を実施しました。2 スプレープロセス中にガスが発生します。気相堆積したSiO2間のその場反応を促進する熱処理技術を独創的に適用しました。2 そしてYb2SiO5Ybの分解により生成される2そして2○7 Ybを再形成するための粉末2そして2○7。このアプローチにより、コーティングの組成、構造、ナノスケール寸法を同時に制御することが可能となり、チーク材を生体模倣した機能的構造を達成することに成功しました」とハン博士は述べています。 進歩はあったものの、生体模倣チーク構造の環境バリアコーティングの分野ではまだ探求すべきことがたくさんあります。これに関連して、Han氏は、将来の研究の鍵は、これらのコーティングの耐食性と機械的特性を体系的に評価し、それらを既存の文献の発見と比較して実際の用途での有効性を検証することであると強調した。 研究の最終的なビジョンは、これらのコーティング技術を商品化し、それによってガスタービンエンジンなどの高温用途の保護効率を高めることです。 詳細情報: Jungui Zhang 他、Yb の組成、構造、およびナノスケール寸法の制御2そして2○7 廃ガスリサイクルにより生体模倣チーク材のような機能構造を実現する環境バリアコーティング、 アドバンストセラミックスジャーナル…