Un grupo de investigadores dirigido por la Universidad de Shandong ha creado un innovador revestimiento biomimético de barrera ambiental de madera de teca destinado a mejorar la durabilidad de los motores de los aviones. Su novedoso método de deposición replica la estructura en capas de la madera de teca, lo que promete mejoras significativas en el rendimiento mecánico y la resistencia a la corrosión.
En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Shandong y la Academia de Ciencias de Guangdong han desarrollado un innovador revestimiento de barrera ambiental (EBC) inspirado en la estructura natural de la madera de teca. Este enfoque biomimético está destinado a mejorar significativamente el rendimiento mecánico y la resistencia a la corrosión de los revestimientos utilizados en entornos de alta temperatura, incluidos los motores de aeronaves.
El equipo interdisciplinario ha aprovechado un método único de deposición de fase alternada de vapor/líquido para replicar la estructura multicapa y altamente estable de la madera de teca dentro de su EBC.
Esta tecnología incorpora nanocompuestos Yb2Si2O7 e Yb2SiO5 mediante métodos de deposición física de vapor por pulverización de plasma (PS-PVD).
“La investigación biomimética sobre recubrimientos de barrera ambiental es relativamente rara, principalmente porque existen desafíos significativos para controlar con precisión la composición y la estructura de los recubrimientos durante el proceso de pulverización a alta temperatura”, dijo en un comunicado el autor correspondiente Guifang Han, profesor de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Shandong. comunicado de prensa“Hemos elegido la teca, conocida por sus excelentes propiedades mecánicas y durabilidad ambiental, como tema biomimético”.
El novedoso método del equipo controla la evaporación y la deposición de SiO2 mediante ajustes de la corriente del arco.
Una reacción in situ facilitada por un tratamiento térmico transforma el SiO2, depositado en capas, en una estructura multicapa robusta que imita la madera de teca. Esto promete un mejor rendimiento y durabilidad para aplicaciones en motores de turbinas de gas, que funcionan en condiciones muy exigentes.
“Desde una perspectiva termodinámica, hemos llevado a cabo un análisis profundo del mecanismo de deposición del gas SiO2 volatilizado durante el proceso de pulverización. Hemos aplicado ingeniosamente la tecnología de tratamiento térmico para facilitar una reacción in situ entre el SiO2 depositado en fase gaseosa y el Yb2SiO5, que se produce a partir de la descomposición del Yb2Si2O7 polvo, para reformar Yb2Si2O7“, añadió Han. “Este enfoque nos permite regular simultáneamente la composición, la estructura y las dimensiones a nanoescala del recubrimiento, logrando con éxito una estructura funcional que biomimetra la madera de teca”.
Los investigadores identificaron el mecanismo de deposición durante el proceso de pulverización y formularon formas de optimizar la composición y las dimensiones a nivel nanométrico del recubrimiento.
Los resultados del estudio, publicados recientemente publicado en el Journal of Advanced Ceramics, indican avances prometedores en tecnologías de recubrimiento destinadas a aplicaciones de alta temperatura.
A pesar de estos avances, Han enfatizó que se requieren más investigaciones. Las investigaciones futuras se centrarán en evaluar sistemáticamente la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas de estos recubrimientos, comparándolas con la literatura existente para validar su viabilidad.
Con la visión de comercializar esta tecnología innovadora, el equipo apunta a mejorar la eficiencia de las aplicaciones de protección de alta temperatura, revolucionando potencialmente la industria aeroespacial y más allá.