¿Qué es un revestimiento de camaleón?
Un revestimiento de camaleón es un tipo de capa superficial aplicada a varios productos manufacturados que tiene cualidades adaptativas. Por lo general, se compone de materiales diseñados a escala nanotecnológica del tamaño de átomos individuales o moléculas pequeñas. Los recubrimientos están diseñados para tener propiedades como la capacidad de cambiar la textura de la superficie o responder dinámicamente a la humedad, temperaturas extremas o entornos de vacío, como los recubrimientos reutilizables para vehículos de lanzamiento en cohetes. A menudo se usan recubrimientos compuestos que están formados por varias capas de diferentes materiales en el recubrimiento para que pueda autolubricarse y tener un punto de fusión inferior al normal.
Los primeros tipos de recubrimientos de control de desgaste diseñados a escala nano se basaron en el elemento tungsteno, ya que es un metal muy utilizado en la fabricación de piezas metálicas de alta tensión. Se investigaron compuestos como WC, tungsteno fusionado con carbono similar al diamante (DLC) y disulfuro de tungsteno, WS 2 . Los metales como el tungsteno y el itrio son a menudo parte de un revestimiento de camaleón porque su calidad lubricante es proporcionada por lubricantes secos en forma de carbón, azufre u otras nanopartículas que se relacionan favorablemente con ellos. El oro y la plata son otros elementos metálicos frecuentes, ya que tienen la capacidad de resistir un alto nivel de gradiente de temperatura donde pueden exhibir cualidades lubricantes cuando se incrustan dentro de una estructura matricial. El carbono grafítico también se incluye en algunas fórmulas como una superficie deslizante útil en presencia de agua o alta humedad.
Un ejemplo de lo que se considera un recubrimiento de camaleón de segunda generación a partir de 2004 es la circonia estabilizada con itria (YSZ), una forma de cerámica, que está incrustada dentro de una estructura en forma de rejilla dorada que encapsula nanopartículas de disulfuro de molibdeno, MoS 2 , y carbono tipo diamante. Esta composición de revestimiento de camaleón particular puede soportar ciclos de fricción deslizante de 10,000 repeticiones o más sin degradarse, y temperaturas de hasta 932 ° a 1,112 ° Fahrenheit (500 ° a 600 ° Celsius). Esto lo ha llevado al interés de varias preocupaciones de fabricación en la industria aeroespacial. Tales revestimientos de camaleón están diseñados para tener propiedades tribológicas, donde la tribología se refiere a la capacidad del revestimiento para resistir la fricción, el desgaste y también para tener aspectos autolubricantes.
El aspecto clave de cualquier recubrimiento de camaleón es que tiene una morfología reversible en su composición. El recubrimiento debe poder cambiar su fricción y desgaste en respuesta a las condiciones y luego volver a un estado latente sin degradación química. Las arenas donde esto es importante incluyen la construcción de elementos estructurales y aerodinámicos para vehículos hipersónicos que sufren estrés físico extremo a grandes altitudes y velocidades.
Un recubrimiento de camaleón está diseñado para tener un cambio amplio en las propiedades del material desde una escala de una billonésima parte de un metro hasta una décima de milímetro (0.0000000001 a 0.0001 metros). La investigación realizada en marzo de 2011 para el Ejército de EE. UU. Produjo un recubrimiento de camaleón compuesto de compuestos de nitruro, plata y MoS 2 que estableció un récord mundial de durabilidad. El material se recicló más de 300,000 veces a través de un rango de temperatura desde temperatura ambiente hasta 1,292 ° Fahrenheit (700 ° Celsius) sin ninguna degradación notable en las propiedades del material.