علماء يبتكرون طلاءً فريدًا يتحمل درجات الحرارة العالية

ابتكار طلاء فريد يجمع بين القوة والحرارة العالية

نجح علماء من المعهد الوطني لتكنولوجيا المعادن في روسيا (نيتو ميسيس) بالتعاون مع زملائهم من الصين، في تطوير طلاء فريد يهدف إلى حماية المواد الخزفية المقاومة للحرارة من التهالك نتيجة التعرض لدرجات الحرارة المرتفعة.

وصرح الباحثون أن هذا الابتكار سيجد تطبيقات واسعة في مجالات صناعة الآلات والطاقة، حيث تم عرض نتائج البحث في مجلة “Open Ceramics”، وتمت الدراسة بدعم من الصندوق الروسي للعلوم ومنح العلوم الطبيعية الوطنية الصينية.

تحديات درجات الحرارة العالية

تتطلب عملية توسيع نطاق درجات الحرارة التي يمكن أن تعمل بها الأجزاء والمكونات في الصناعات المختلفة، استخدام مواد ذات مقاومة عالية للحرارة. وتعتبر سبائك الموليبدينوم، وخصوصًا مركب Mo5SiB2، من الخيارات الواعدة. إلا أن هذه المواد معرضة للتأكسد عند درجات حرارة تزيد عن 1200 درجة مئوية، مما يؤدي إلى إضعافها.

ولزيادة مقاومة سبائك الموليبدينوم للتأكسد، يشير الخبراء إلى أنه يمكن تطبيق طلاءات تحتوي على السيليكون (Si) والبورون (B)، والتي تقوم بإنتاج طبقة زجاجية بورية سيليكاتية عند تأكسدها، مما يساعد على علاج العيوب والشقوق.

ابتكار الطلاء الجديد

تمكن فريق من نيتي ميسيس وزملائهم الصينيين من ابتكار طلاء حراري يحتوي على نسبة أعلى من السيليكون (Mo30Si60B10) باستخدام تقنية الرش المغنطيسي. وكشفت النتائج أن الطلاء الجديد يُمكن أن يتم تصنيعه بأحجام مختلفة تتراوح بين 1 و10 ميكرومتر.

وبحسب تصريحات الأخصائيين، فإن هذا الابتكار سيمكن من اختيار الطريقة المثلى لتطبيق الطلاءات الواقية على مختلف المواد، مما يوسع الحدود المقبولة للتأثيرات الحرارية والتآكلية، ويحافظ على الخصائص الوظيفية للمكونات، ويزيد من عمرها الإنتاجي.

نتائج البحث وتجارب الأداء

تشير الاختبارات التي أجراها العلماء إلى أن الطلاء الجديد يقلل من سرعة الأكسدة في سبائك الموليبدينوم بمعدل يصل إلى عشرات المرات عند درجات حرارة تصل إلى 1700 درجة مئوية.

علاوة على ذلك، يُحسن هذا الطلاء الخصائص الميكانيكية للمادة، حيث يعزز من صلابة المادة بنسبة 40%، وقوتها على مقاومة الشد والانضغاط بنسبة 18%، ويزيد من قدرتها على الانكماش بعد إزالة الشد بمعدل 25%.

في ختام الدراسة، أوضح الدكتور يفغيني ليفاشوف، رئيس قسم تكنولوجيا المعادن والطلاءات الوظيفية، أن هذا الإنجاز العلمي يعكس أهمية الابتكار في تحسين الأداء والسلامة في الصناعات الثقيلة.