روسيا.. ابتكار مادة خزفية فريدة للتوربينات

ابتكر علماء معهد سكولتيخ ومعاهد تابعة لأكاديمية العلوم الروسية فرع سيبيريا، سيراميكا فريدا لحماية مكونات محركات الطائرات والتوربينات الغازية من درجات حرارة تتجاوز 2000 درجة مئوية.

تشير مجلة "Ceramics International" إلى أن السيراميك المبتكر يعتمد على البيروفسكايت المزدوج Ba₂YNbO₆، وقد تأكد الباحثون من خصائصه الفريدة باستخدام نمذجة حاسوبية فائقة وتجارب مخبرية. ويُستخدم هذا السيراميك كطبقة علوية للطلاءات العازلة للحرارة في مكونات محركات الطائرات والتوربينات الغازية.

ويكتسب هذا الابتكار أهمية كبيرة، إذ إن طبقات ثاني أكسيد الزركونيوم المستخدمة حاليا تفقد خصائصها عند تسخينها إلى أكثر من 1200 درجة مئوية، ما يقلل من عمر المحركات. أما التجارب المخبرية فقد أظهرت أن السيراميك الجديد لم ينصهر حتى عند تسخينه إلى نحو 2000 درجة مئوية. كما بلغ التوصيل الحراري للمادة عند درجة حرارة تشغيل 1000 درجة مئوية نحو 1.9 واط/(متر·كلفن)، وهو أقل من المعيار المستخدم، ما يعني حماية أفضل للمعدن من درجات الحرارة العالية. ويُذكر أن معامل التمدد الحراري للسيراميك قريب من معامل تمدد معدن الشفرة، ما يمنع حدوث تشققات أثناء دورات التسخين والتبريد.

مصدر الصورة

وبحسب الدكتور ماجد زراتي، الباحث في مختبر تصميم المواد في سكولتيخ، تطابقت الحسابات النظرية للتوصيل والتمدد الحراري مع البيانات التجريبية بشكل شبه كامل، ما يؤكد فعالية النهج ويتيح تصميم مواد موجهة حتى قبل تركيبها في المختبر.

ومن جانبه، يشير البروفيسور أرتيوم أوغانوف، رئيس مختبر تصميم المواد في سكولتيخ، إلى أن دقة التوافق بين الحسابات والتجربة تحقق بفضل استخدام الشبكات العصبية ومسرعات الرسومات، ما يمكّن الباحثين الآن من التنبؤ بثقة بمركبات جديدة لحل المشكلات الهندسية المعقدة. ويفتح هذا التطور آفاقا جديدة لابتكار محركات الجيل التالي ذات كفاءة أعلى وعمر خدمة أطول.

المصدر: science.mail.ru