Wat is een kameleoncoating?
Een kameleoncoating is een type oppervlaktelaag aangebracht op verschillende gefabriceerde goederen met adaptieve eigenschappen. Gewoonlijk bestaat het uit materialen die op nanotechnologieschaal zijn ontwikkeld rond de grootte van afzonderlijke atomen of kleine moleculen. De coatings zijn ontworpen om eigenschappen te hebben zoals het vermogen om de oppervlaktetextuur te veranderen of dynamisch te reageren op vocht, extreme temperaturen of vacuümomgevingen zoals voor herbruikbare coatings voor lanceervoertuigen in raketten. Er worden vaak composietcoatings gebruikt die uit meerdere lagen van verschillende materialen in de coating bestaan, zodat deze zelfsmerend kan zijn en een lager dan normaal smeltpunt heeft.
De allereerste soorten slijtagebestendige coatings die op nanoschaal zijn ontwikkeld, waren gebaseerd op het element wolfraam, omdat het zo'n veel gebruikt metaal is bij de productie van metalen onderdelen onder hoge spanning. Verbindingen zoals WC, wolfraam samengevoegd met diamantachtige koolstof (DLC) en wolfraamdisulfide, WS 2 , werden onderzocht. Metalen zoals wolfraam en yttrium maken vaak deel uit van een kameleoncoating omdat hun smeerkwaliteit wordt geleverd door droge smeermiddelen in de vorm van aangedreven koolstof, zwavel of andere nanodeeltjes die er gunstig op inwerken. Goud en zilver zijn andere vaak gebruikte metalen elementen, omdat ze bestand zijn tegen een hoge temperatuurgradiënt waarbij ze smerende eigenschappen kunnen vertonen wanneer ze in een matrixstructuur zijn ingebed. Graphitic koolstof is ook opgenomen in sommige formules als een nuttig glijoppervlak in aanwezigheid van water of hoge luchtvochtigheid.
Een voorbeeld van wat vanaf 2004 als een tweede-generatie kameleoncoating wordt beschouwd, is yttria-gestabiliseerde zirconia (YSZ), een vorm van keramiek, die is ingebed in een gouden roosterachtige structuur die nanodeeltjes van molybdeendisulfide, MoS 2 , inkapselt, en diamantachtige koolstof. Deze specifieke kameleonbekledingssamenstelling kan glijdende wrijvingscycli van 10.000 herhalingen of meer verdragen zonder af te nemen, en temperaturen tot 932 ° tot 1.112 ° Fahrenheit (500 ° tot 600 ° Celsius). Dit heeft het in het belang van verschillende productiebedrijven in de ruimtevaartindustrie gebracht. Dergelijke kameleoncoatings zijn ontworpen om tribologische eigenschappen te hebben, waarbij tribology verwijst naar het vermogen van de coating om wrijving, slijtage te weerstaan en ook zelfsmerende aspecten te hebben.
Het belangrijkste aspect van elke kameleoncoating is dat deze een omkeerbare morfologie van de samenstelling heeft. De coating moet in staat zijn om zijn wrijving en slijtage te veranderen in reactie op omstandigheden en vervolgens terug te keren naar een latente toestand zonder chemische degradatie. Arena's waar dit belangrijk is, zijn onder meer het bouwen van structurele en aerodynamische elementen voor hypersone voertuigen die extreme fysieke stress ondergaan op grote hoogten en snelheden.
Een kameleoncoating is ontworpen om een brede verandering in materiaaleigenschappen te hebben van een schaal van een triljoenste meter tot een tiende van een millimeter (0,0000000001 tot 0,0001 meter). Onderzoek in maart 2011 voor het Amerikaanse leger heeft een kameleoncoating opgeleverd bestaande uit nitrideverbindingen, zilver en MoS 2 die een wereldrecord op het gebied van duurzaamheid hebben gevestigd. Het materiaal werd meer dan 300.000 keer door een temperatuurbereik van kamertemperatuur tot 1.292 ° Fahrenheit (700 ° Celsius) gefietst zonder enige merkbare verslechtering in materiaaleigenschappen.