Nanocoating باعث افزایش بازده انرژی در صنعت می‌شود

اصطکاک یکی از عواملی است که می‌تواند باعث تخریب و نابودی هر وسیله‌ای در طی زمان شود. اجزا محرک یک دستگاه خود عامل بوجود آمدن اصطحکاک در دستگاه هستند بنابراین دستگاه نمی تواند همواره با یک راندمان ایده ال کار کند و باید به آن انرژی بیشتری داد شود.

اگر شما بتوانید یک ابزاری بسازید که دارای سطح لغزنده باشد در این صورت مقدار اصطحکاک و مقدار انرژی ورودی لازم کاهش می‌یابد و در نتیجه عمر ابزار نیز بیشتر می‌شود. پژهشگران در U.S.department of energys ames laboratory با همکاری پژوهشگران دیگر در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و دانشگاه‌ها و شرکای صنعتی خود به تحقیق در مورد coating‌ها مشغولند.

Brue Cook یکی از دانشمندان ames laboratory   و مدیر بخش تحقیقات در طی ۴ سال گذشته در این مورد گفت: اگر پمپی  مانند یک پمپ آب یا یک پمپ هیدرولیکی را در نظر بگیرید این پمپ توربینی دارد که باعث حرکت سیال می‌شود وقتی که rotor می‌چرخد اصطحکاکی بین سطح تماس بین پره‌ها و housing بوجود می‌آید که همین اصطحکاک باعث می‌شود که پمپ برای کار کردن (بخصوص در لحظه شروع) به گشتاور و نیروی بیشتری نیاز داشته باشد. اصطحکاک که نتیجه پستی و بلندی‌های روی سطح است باعث فرسایش دستگاه و در نتیجه کاهش راندمان و طول عمر دستگاه می‌شود و اجازه نمی دهد که  دستگاه همواره در نقطه ایده ال خود کار کند.

یک عکس که در آن پوشش  ALMGB14 روی لایه‌ای از استیل قرار دارد را مشاهده می‌کنید که در آن زیر لایه استیل که دارای ساختار حفره مانند است در سمت چپ تصویر قرار دارد و coating که یک لایه تاریک و نازک تر است در روی استیل قرار گرفته است. که ضخامت این coating تقریباً ۲ تا ۳ میکرون است.

bruce Cook  ۸ سال قبل توانست با کمک محققین دیگر  پوششی را  کشف کند که یک آلیاژ سرامیکی از boron-aluminium-magnesium  است و آن را به اختصار BAM نامید که این آلیاژ سختی فوق العاده‌ای را از خود نشان می‌دهد  تحقیقات همچنان ادامه یافت تا این که آلیاژ TITANIUM-DIBORIDE نیز به عنوان یک آلیاژ خوب و مفید شناخته شد.

استفاده از آلیاژهای سرامیکی به عنوان coating در بسیاری از موارد نسبت به استفاده از موادwear-resistant  مقرون به صرفه ترند. خوشبختانه آلیاژ BAM قابل استفاده به عنوان یک  پوشش wear-resistant ld  می‌باشند. دانشمندان علم مواد در   ISUبا روش خاصی به نام pulsed laser deposition کار می‌کنند که در آن یک لایه نازک از آلیاژ را روی پره‌های پمپ و مقاطع ابزار رسوب می‌دهند.Cook  که با شرکت eaton همکاری می‌کند با روش دیگری به نام magnetron sputtering کار می‌کنند که از لحاظ اقتصادی به مراتب مقرون به صرفه تر است.

پمپ‌ها تنها کاربرد nanocoatingها نیستند این پوشش‌ها را روی مقاطع ابزارها قرار می‌دهند که باعث کم شدن اصطحکاک و در نتیجه انرژی مورد نیاز ورودی می‌شود.

برای تست کردن این پوشش‌ها تیمی متشکل از  peter j.blauو jan QU در  ORNL گرد هم آمده‌اندکه آزمایشات اولیه کاهشی را در اصطحکاک نسبت به سطوحی که پوشش نداشتند نشان می‌دهد (حداقل در تعداد زیادی از سطوح که توسط ALMGB14 پوشیده شده بودند.)

Cook همچنین به طور جداگانه با همکاری محققین دیگر برای یافتن و گسترش پوشش برای water jetهای فشاربالا و ارائه خدمات تعمیری valve‌ها (که خود این valve‌ها عامل فرسایش دستگاه می‌باشند) تلاش می‌کند.

Cook  گفت: این یک نمونه عالی از گسترش یافتن موادی است که به طور مستقیم باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می‌شوند. تعداد زیادی آزمایش‌های پایه‌ای را انجام می‌دهیم  که بتوانیم به کمک آنها ساختار ملکولی مواد را بیابیم که با استفاده از این اطلاعات  بتوانیم این مواد را گسترش دهیم.