Ученые Уральского федерального университета (УрФУ) и Института электрофизики УрО РАН разработали инновационное защитное покрытие, получаемое плазмохимическим методом на основе кремния, алюминия, углерода и азота (SiAlCN). Материал сможет защищать от экстремальных температур и окисления ключевые компоненты авиационных двигателей, что снизит затраты на их производство и увеличит срок службы.
Покрытие под воздействием высокой температуры, характерной для работы двигателей, создает барьерную среду, которая не пропускает кислород к защищаемому элементу и не дает тому окисляться, что сохраняет его от износа.
Разработка уникальна тем, что сочетает в себе низкотемпературный синтез, высокую скорость осаждения и большую твердость получаемого материала. Чтобы достичь нужного результата, исследователи в течение двух лет провели более десяти серий испытаний, меняя параметры экспериментов и создавая сотни опытных образцов. Так удалось добиться оптимального режима выработки покрытия.
Технология объединяет механику испарения алюминия и плазменную активацию кремнийорганического прекурсора. В результате получается материал с уникальными характеристиками. Его твердость (до 31 ГПа) сопоставима с алмазоподобными покрытиями, при этом он обладает плотной структурой без дефектов и отклонений. Скорость осаждения на защищаемый объект составляет около 10 микрометров в час, что на порядок быстрее, чем при использовании, например, магнетронного распыления.
Авторы разработки также отмечают экологичность процесса, поскольку в нем не используются ядовитые или взрывоопасные соединения. Кроме того, процедура проводится при относительно низких температурах — до 400 градусов по Цельсию. Это открывает возможности для применения покрытия к таким компонентам, как поликарбонат, а не только к тугоплавким металлам и сплавам.
Разработка также позволит заменить зарубежные аналоги, например, покрытие из карбида кремния. В дальнейших планах — тестирование защиты на реальных компонентах турбин и двигателей, а также адаптация и масштабирование технологии для других отраслей. В частности, один из вариантов полученного материала перспективен для создания ультратонких датчиков.
Ранее мы рассказывали, что российские химики создали новые материалы для 3D-биопечати тканей.
