به همت دانشگاه کاشان و پژوهشکده فضایی ایران صورت گرفت؛

تولید پوشش‌های سد حرارتی نانوساختار با خواص برتر

پژوهشگر دانشگاه کاشان با حمایت پژوهشکده فضایی ایران، موفق به تولید یک پوشش نانوکامپوزیتی سد حرارتی با عملکرد حرارتی، خوردگی و سایش بهینه شدند.

کد خبر: ۵۰۸۹۰۱

دوشنبه - ۲۰ ارديبهشت ۱۳۹۵ / May 09, 2016

اخبار دانشگاهی را از «کانال اخبار دانشگاهی SNN.ir» دنبال کنید

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو به نقل از ستاد نانو؛ پژوهشگر دانشگاه کاشان با حمایت پژوهشکده فضایی ایران، موفق به تولید یک پوشش نانوکامپوزیتی سد حرارتی با عملکرد حرارتی، خوردگی و سایش بهینه شدند.

این پوشش‌ها می‌توانند در تولید قطعات حساس صنعتی از جمله در صنایع هوافضا جهت ساخت عایق‌های حرارتی، بدنه‌های مورد استفاده در شرایط مافوق صوت و ناپایدار، توربین‌های گازی، ابزار برش و بوته‌های نگهداری فلز مذاب کاربرد دارند.

پوشش‌ها از دیرباز به‌منظور محافظت از سطح ابزار و قطعات مختلف در برابر آسیب‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گرفته‌اند. پوشش‌های سد حرارتی، پوشش‌هایی هستند که از نفوذ حرارت به زیرلایه جلوگیری می‌کنند. این نوع پوشش‌ها بر روی ابزار و قطعاتی از قبیل اجزای داخلی موتور هواپیما، توربین‌های گازی و تجهیزات برش نشانده می‌شوند. تلاش در جهت بهبود عملکرد این پوشش‌ها و اعطای خواص بیشتر از جمله خواص ضد سایش و خوردگی موضوعات تحقیقات بسیاری از محققان حوزه‌ی هوافضا در سال‌های اخیر بوده است.

زهرا امیرسرداری از رزین فنولیک به‌عنوان یک رزین مورد استفاده به‌عنوان فاز زمینه در تولید پوشش‌های نانوکامپوزیتی سد حرارتی یاد کرد و محدودیت‌های استفاده از آن را چنین توصیف کرد: «یکی از مواد مورد استفاده به‌عنوان ماتریس پلیمری در نانوکامپوزیت‌های تحت دمای بالا، رزین فنولیک است. شبکه‌ی فنولی علی‌رغم دارا بودن برخی مزایا، محدودیت‌هایی را نیز داراست. زغال حاصل از آن به‌راحتی دچار خوردگی مکانیکی می‌شود و پس‌روی سطح عایق سریع‌تر انجام می‌گیرد. به‌عبارت‌ دیگر با کاهش ضخامت عایق، زمان عملکرد آن دچار کاهش می‌شود. در طرح حاضر تلاش شده است از نانوذرات غیر اکسیدی فوق دما بالا به‌منظور بهبود خواص حرارتی و مکانیکی این رزین در شرایط عملیاتی سازه‌های فضایی تحت دمای بالا، به‌عنوان فاز پرکننده استفاده شود.

پوشش نانوکامپوزیتی تولید شده در این پژوهش قادر است دماهای بسیار بالاتری را نسبت به نمونه‌های مشابه که از پرکننده‌های میکرونی در آن‌ها استفاده می‌شود، تحمل کند. به‌علاوه، به دلیل استفاده از ذرات نانومتری و در نتیجه بالا بودن نسبت سطح به حجم، مقادیر بسیار کمتری از این ذرات در مقایسه با ذرات میکرونی مورد نیاز است که این موضوع موجب کاهش هزینه‌ی تولید این پوشش‌ها می‌شود.

وی در ادامه در خصوص سازوکار عملکرد این پوشش افزود: «زیرکونیوم دی بورید نوعی سرامیک فوق دمای بالا با نقطه ذوب بیش از ۳۲۰۰ درجه سانتی گراد است. این سرامیک از ویژگی‌های بی‌نظیری همچون سختی، هدایت الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی و سایش فوق العاده برخوردار است. بااین‌وجود موانعی بر سر راه تولید این ماده پرکاربرد وجود دارد. در این پژوهش ذرات زیرکونیوم دی بورید در مقیاس نانومتری تهیه شده و به‌عنوان فاز پرکننده در پوشش نانوکامپوزیتی با زمینه‌ی رزین فنولیک مورد استفاده قرار گرفته است. این نانوذرات در دمای بالا و همچنین حضور اکسیژن دچار سوزش می‌شود. در ادامه ترکیبات اکسیدی حاصله ذوب می‌شوند و خلل و فرج زمینه‌ی پلیمری را پر می‌کنند و از این طریق مانع نفوذ شعله و اکسیژن به سطح زیرلایه می‌شوند.»

این طرح در قالب رساله‌ی دکترای دکتر زهرا امیرسرداری و با راهنمایی دکتر مسعود صلواتی نیاسری از دانشگاه کاشان انجام‌شده است. این رساله با همکاری پژوهشگاه فضایی ایران و با حمایت مالی پژوهشکده مذکور انجام‌ شده که تحت عنوان پایان‌نامه‌ی مورد نیاز صنعت به تأیید داوران ستاد ویژه‌ی توسعه‌‌ی فناوری نانو نیز رسیده است. آیین‌نامه‌ی حمایت از پایان‌نامه‌های مورد نیاز صنعت در سایت www.nano.ir/hrdc موجود است.