توسط فناوران ایرانی صورت گرفت

تولید بهینه نانوپوشش‌های سدحرارتی برای صنایع هوافضا

پژوهشگران دانشگاه کاشان با همکاری پژوهشگاه فضایی ایران، موفق به تولید یک پوشش نانوکامپوزیتی سد حرارتی با عملکرد حرارتی، خوردگی و سایش بهینه شدند.

کد خبر: ۱۰۶۷۷۸

تاریخ: ۲۰ ارديبهشت ۱۳۹۵ - ۱۲:۰۴

دکتر زهرا امیرسرداری، محقق طرح در این باره اظهار کرد: پوشش‌ها از دیرباز به‌منظور محافظت از سطح ابزار و قطعات مختلف در برابر آسیب‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گرفته‌اند. پوشش‌های سد حرارتی، پوشش‌هایی هستند که از نفوذ حرارت به زیرلایه جلوگیری می‌کنند. این نوع پوشش‌ها بر روی ابزار و قطعاتی از قبیل اجزای داخلی موتور هواپیما، توربین‌های گازی و تجهیزات برش نشانده می‌شوند. تلاش در جهت بهبود عملکرد این پوشش‌ها و اعطای خواص بیشتر از جمله خواص ضد سایش و خوردگی موضوعات تحقیقات بسیاری از محققان حوزه‌ هوافضا در سال‌های اخیر بوده است.

امیرسرداری از رزین فنولیک به‌عنوان یک رزین مورد استفاده به‌عنوان فاز زمینه در تولید پوشش‌های نانوکامپوزیتی سد حرارتی یاد کرد و در مورد محدودیت‌های استفاده از آن گفت: یکی از مواد مورد استفاده به‌عنوان ماتریس پلیمری در نانوکامپوزیت‌های تحت دمای بالا، رزین فنولیک است. شبکه‌ فنولی علی‌رغم دارا بودن برخی مزایا، محدودیت‌هایی را نیز داراست. زغال حاصل از آن به‌راحتی دچار خوردگی مکانیکی می‌شود و پسروی سطح عایق سریع‌تر انجام می‌گیرد. به‌عبارت‌ دیگر با کاهش ضخامت عایق، زمان عملکرد آن دچار کاهش می‌شود. در طرح حاضر تلاش شده است از نانوذرات غیر اکسیدی فوق دمای بالا به‌منظور بهبود خواص حرارتی و مکانیکی این رزین در شرایط عملیاتی سازه‌های فضایی تحت دمای بالا، به‌عنوان فاز پرکننده استفاده شود.

وی تصریح کرد: پوشش نانوکامپوزیتی تولید شده در این پژوهش قادر است دماهای بسیار بالاتری را نسبت به نمونه‌های مشابه که از پرکننده‌های میکرونی در آن‌ها استفاده می‌شود، تحمل کند. به‌علاوه، به دلیل استفاده از ذرات نانومتری و در نتیجه بالا بودن نسبت سطح به حجم، مقادیر بسیار کمتری از این ذرات در مقایسه با ذرات میکرونی مورد نیاز است که این موضوع موجب کاهش هزینه‌ تولید این پوشش‌ها می‌شود.

محقق طرح در ادامه در خصوص سازوکار عملکرد این پوشش افزود: زیرکونیوم دی بورید نوعی سرامیک فوق دمای بالا با نقطه ذوب بیش از 3200 درجه سانتی گراد است. این سرامیک از ویژگی‌های بی‌نظیری همچون سختی، هدایت الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی و سایش فوق العاده برخوردار است. با این‌وجود موانعی بر سر راه تولید این ماده پرکاربرد وجود دارد.

وی افزود: در این پژوهش ذرات زیرکونیوم دی بورید در مقیاس نانومتری تهیه شده و به‌عنوان فاز پرکننده در پوشش نانوکامپوزیتی با زمینه‌ رزین فنولیک مورد استفاده قرار گرفته است. این نانوذرات در دمای بالا و همچنین حضور اکسیژن دچار سوزش می‌شود. در ادامه ترکیبات اکسیدی حاصله ذوب می‌شوند و خلل و فرج زمینه‌ پلیمری را پر می‌کنند و از این طریق مانع نفوذ شعله و اکسیژن به سطح زیرلایه می‌شوند.

محقق طرح تصریح کرد: این پوشش‌ها در تولید قطعات حساس صنعتی از جمله در صنایع هوافضا جهت ساخت عایق‌های حرارتی، بدنه‌های مورد استفاده در شرایط مافوق صوت و ناپایدار، توربین‌های گازی، ابزار برش و بوته‌های نگهداری فلز مذاب کاربرد دارند.

این طرح در قالب رساله‌ دکترای دکتر زهرا امیرسرداری و با راهنمایی دکتر مسعود صلواتی نیاسری از دانشگاه کاشان با همکاری و حمایت مالی پژوهشگاه فضایی ایران انجام‌ شده که تحت عنوان پایان‌نامه‌ مورد نیاز صنعت به تأیید داوران ستاد ویژه‌ توسعه‌ فناوری نانو نیز رسیده است.