Co je Chameleonový povlak?
Chameleonový povlak je typ povrchové vrstvy aplikovaný na různé vyráběné zboží, které má adaptivní vlastnosti. Obvykle se skládá z materiálů vytvořených v nanotechnologickém měřítku kolem velikosti jednotlivých atomů nebo malých molekul. Povlaky jsou navrženy tak, aby měly vlastnosti, jako je schopnost měnit povrchovou strukturu nebo dynamicky reagovat na vlhkost, extrémní teploty nebo vakuové prostředí, jako například pro opakovaně použitelné povlaky nosných prostředků v raketě. Často se používají kompozitní povlaky, které jsou vytvořeny z několika vrstev různých materiálů v povlaku, takže mohou být samomazné a mají nižší teplotu tání než je obvyklé.
Úplně první typy povlaků pro regulaci opotřebení vytvořených v nano měřítku byly založeny na prvku wolfram, protože se jedná o široce používaný kov při výrobě kovových součástek s vysokým namáháním. Byly zkoumány sloučeniny jako WC, wolfram sloučený s diamantem podobným uhlíkem (DLC) a wolfram ws 2 . Kovy, jako je wolfram a yttrium, jsou často součástí chameleonového povlaku, protože jejich mazací kvalita je zajištěna suchými mazivy ve formě poháněného uhlíku, síry nebo jiných nanočástic, které s nimi příznivě interagují. Zlato a stříbro jsou použity další časté kovové prvky, protože mají schopnost odolávat vysokému teplotnímu gradientu, kde mohou vykazovat mazací vlastnosti, když jsou zabudovány do matricové struktury. Grafitický uhlík je také zahrnut v některých vzorcích jako užitečný kluzný povrch v přítomnosti vody nebo vysoké vlhkosti.
Příkladem toho, co se od roku 2004 považuje za chameleonový povlak druhé generace, je yttria stabilizovaný zirkonie (YSZ), forma keramiky, která je zabudována do struktury podobné zlaté mřížce, která zapouzdřuje nanočástice disulfidu molybdenu, MoS 2 , a diamantový uhlík. Tato konkrétní chameleonová povlaková kompozice může vydržet kluzné třecí cykly 10 000 opakování nebo více bez degradace a teploty až 932 ° až 1112 ° Fahrenheita (500 ° až 600 ° C). To ho přivedlo k zájmu různých výrobních podniků v leteckém průmyslu. Takové chameleonové povlaky jsou konstruovány tak, aby měly tribologické vlastnosti, kde tribologie se týká schopnosti povlaku odolávat tření, opotřebení a také mít samomazné aspekty.
Klíčovým aspektem jakéhokoli chameleonového povlaku je to, že má reverzibilní morfologii ke svému složení. Povlak musí být schopen změnit své tření a opotřebení v reakci na podmínky a poté změnit zpět do latentního stavu bez chemické degradace. Mezi arény, kde je to důležité, patří výstavba konstrukčních a aerodynamických prvků pro hypersonická vozidla, která jsou vystavena extrémnímu fyzickému namáhání ve vysokých nadmořských výškách a rychlostech.
Chameleonový povlak je konstruován tak, aby měl rozsáhlou změnu v materiálových vlastnostech od stupnice jedné bilionty metru až po jednu desetinu milimetru (0,0000000001 až 0,0001 metrů). Výzkum americké armády v březnu 2011 vytvořil chameleonový povlak složený z nitridových sloučenin, stříbra a MoS 2 , který stanovil světový rekord v trvanlivosti. Materiál byl cyklizován více než 300 000krát v teplotním rozmezí od teploty místnosti do 1 292 ° Fahrenheita (700 ° C) bez jakéhokoli znatelného zhoršení vlastností materiálu.