Pelapis Kayu Jati Biomimetik Baru Menjanjikan Perlindungan Mesin Pesawat yang Lebih Baik

Para peneliti yang dipimpin oleh Universitas Shandong telah menciptakan lapisan penghalang lingkungan biomimetik dari kayu jati yang bertujuan untuk meningkatkan ketahanan mesin pesawat. Metode pengendapan baru mereka meniru struktur berlapis kayu jati, yang menjanjikan peningkatan signifikan dalam kinerja mekanis dan ketahanan terhadap korosi.

Dalam sebuah studi baru, para peneliti dari Universitas Shandong dan Akademi Ilmu Pengetahuan Guangdong telah mengembangkan lapisan penghalang lingkungan (EBC) inovatif yang terinspirasi oleh struktur alami kayu jati. Pendekatan biomimetik ini akan secara signifikan meningkatkan kinerja mekanis dan ketahanan korosi lapisan yang digunakan di lingkungan bersuhu tinggi, termasuk mesin pesawat terbang.

Tim lintas disiplin telah memanfaatkan metode pengendapan fase uap/cair bergantian yang unik untuk mereplikasi struktur kayu jati yang berlapis-lapis dan sangat stabil dalam EBC mereka.

Teknologi ini menggabungkan komposit nano Yb2Si2O7 dan Yb2SiO5 menggunakan metode penyemprotan plasma-deposisi uap fisik (PS-PVD).

“Penelitian biomimetik pada lapisan penghalang lingkungan relatif jarang, terutama karena ada tantangan signifikan dalam mengendalikan komposisi dan struktur lapisan secara tepat selama proses penyemprotan suhu tinggi,” kata penulis korespondensi Guifang Han, seorang profesor di Sekolah Ilmu Material dan Teknik di Universitas Shandong, dalam sebuah pernyataan. rilis berita“Kami memilih jati, yang dikenal karena sifat mekanisnya yang luar biasa dan ketahanan lingkungannya, sebagai subjek biomimetik.”

Metode baru tim ini mengendalikan penguapan dan pengendapan SiO2 melalui penyesuaian arus busur.

Reaksi in-situ yang difasilitasi oleh perlakuan panas mengubah SiO2, yang diendapkan dalam lapisan, menjadi struktur multilapis yang kuat yang menyerupai kayu jati. Hal ini menjanjikan peningkatan kinerja dan daya tahan untuk aplikasi pada mesin turbin gas, yang beroperasi dalam kondisi yang sangat menuntut.

“Dari perspektif termodinamika, kami telah melakukan analisis mendalam tentang mekanisme pengendapan gas SiO2 yang menguap selama proses penyemprotan. Kami telah dengan cerdik menerapkan teknologi perlakuan panas untuk memfasilitasi reaksi in-situ antara SiO2 yang diendapkan dalam fase gas dan Yb2SiO5, yang dihasilkan dari dekomposisi Yb2Si2O7 bubuk, untuk membentuk kembali Yb2Si2O7,” imbuh Han. “Pendekatan ini memungkinkan kami untuk mengatur komposisi, struktur, dan dimensi nanoskala pelapis secara bersamaan, sehingga berhasil mencapai struktur fungsional yang menyerupai kayu jati.”

Para peneliti menemukan mekanisme pengendapan selama proses penyemprotan dan merumuskan cara untuk mengoptimalkan komposisi serta dimensi lapisan pada tingkat nano.

Hasil penelitian yang baru-baru ini dilakukan diterbitkan dalam Jurnal Keramik Lanjutan, menunjukkan kemajuan yang menjanjikan dalam teknologi pelapisan yang ditujukan untuk aplikasi suhu tinggi.

Meskipun ada kemajuan ini, Han menekankan bahwa penelitian lebih lanjut masih diperlukan. Penelitian di masa mendatang akan difokuskan pada evaluasi sistematis ketahanan korosi dan sifat mekanis pelapis ini, membandingkannya dengan literatur yang ada untuk memvalidasi kepraktisannya.

Dengan visi untuk mengomersialkan teknologi inovatif ini, tim tersebut bertujuan untuk meningkatkan efisiensi aplikasi perlindungan suhu tinggi, yang berpotensi merevolusi industri kedirgantaraan dan seterusnya.