Hvad er en kamæleonbelægning?
En kamæleonbelægning er en type overfladelag, der påføres forskellige fremstillede varer, der har tilpasningsevne. Normalt er det sammensat af materialer konstrueret i en nanoteknologi skala omkring størrelsen på individuelle atomer eller små molekyler. Belægningerne er designet til at have egenskaber, såsom evnen til at ændre overfladetekstur eller dynamisk reagere på fugtigheds-, temperaturekstremer eller vakuummiljøer, såsom til genanvendelige belægningskøretøjsbelægninger i raketry. Kompositbelægninger bruges ofte, der består af flere lag af forskellige materialer i belægningen, så det kan være selvsmørende og have et lavere end normalt smeltepunkt.
De allerførste typer slidkontrolbelægninger konstrueret i nanoskala var baseret på elementet wolfram, da det er et så vidt anvendt metal til fremstilling af højspændingsmetaldele. Forbindelser som WC, wolfram fusioneret med diamantlignende kulstof (DLC) og wolframdisulfid, WS 2 , blev undersøgt. Metaller såsom wolfram og yttrium er ofte en del af en kamæleonbelægning, fordi deres smørekvalitet tilvejebringes af tørre smøremidler i form af drevet kulstof, svovl eller andre nanopartikler, der interagerer gunstigt med dem. Guld og sølv er anvendt, som andre hyppige metalelementer, da de har evnen til at modstå et højt niveau af temperaturgradient, hvor de kan udvise smøreegenskaber, når de er indlejret i en matrixstruktur. Grafitisk kulstof er også inkluderet i nogle formler som en nyttig glideflade i nærvær af vand eller høj luftfugtighed.
Et eksempel på hvad der anses for at være en anden generation af kamæleonbelægning fra 2004 er yttria-stabiliserede zirkonier (YSZ), en form for keramik, der er indlejret i en guldnetlignende struktur, der indkapsler nanopartikler af molybdendisulfid, MoS 2 , og diamantlignende kulstof. Denne særlige kamæleonbelægningssammensætning kan udholde glidende friktionscyklusser på 10.000 gentagelser eller mere uden nedbrydning og temperaturer op til 932 ° til 1.112 ° Fahrenheit (500 ° til 600 ° Celsius). Dette har bragt det til interesse for forskellige fremstillingsproblemer inden for luftfartsindustrien. Sådanne kamæleonbelægninger er konstrueret til at have tribologiske egenskaber, hvor tribologi henviser til belægningens evne til at modstå friktion, slid og også har selvsmørende aspekter.
Det centrale aspekt ved enhver kamæleonbelægning er, at den har en reversibel morfologi i forhold til dens sammensætning. Belægningen skal være i stand til at ændre dens friktion og slid som reaktion på forholdene og derefter skifte tilbage til en latent tilstand uden kemisk nedbrydning. Arenaer, hvor dette er vigtigt, inkluderer i bygningen af strukturelle og aerodynamiske elementer til hypersoniske køretøjer, som gennemgår ekstrem fysisk belastning i store højder og hastigheder.
En kamæleonbelægning er konstrueret til at have en vidtrækkende ændring i materialegenskaber fra en skala fra en billion af en meter på op til en tiendedel af en millimeter (0,000000000001 til 0,0001 meter). Forskning i marts 2011 for den amerikanske hær har produceret en kamæleoncoating bestående af nitridforbindelser, sølv og MoS 2, der har sat verdensrekord for holdbarhed. Materialet blev cyklet over 300.000 gange gennem et temperaturområde fra stuetemperatur op til 1.292 ° Fahrenheit (700 ° Celsius) uden nogen mærkbar nedbrydning i materialegenskaber.