«Ученые Уральского федерального университета и Института электрофизики УрО РАН оригинальным методом синтезировали инновационное покрытие SiAlCN (кремний - алюминий - углерод - азот), способное защищать компоненты авиадвигателей от окисления при экстремальных температурах. Разработка одновременно сочетает в себе низкие температуры синтеза (до 400 градусов Цельсия), высокую скорость осаждения и значительную твердость. Все это позволит снизить затраты на производство деталей и увеличить срок службы двигателей для самолетов гражданской авиации и вертолетов. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (проект №20-79-10059) и опубликовано в журнале Ceramics», - рассказали там.
Покрытие получено с помощью гибридной технологии, объединяющей испарение алюминия и плазменную активацию кремнийорганического прекурсора. В течение двух лет ученые провели более 10 серий испытаний, добившись формирования плотной нанокомпозитной структуры покрытия с нужным химическим составом, что и обеспечило высокие механические свойства нового композита. Эксперименты показали, что новый материал обладает твердостью до 31 ГПа (что сопоставимо с алмазоподобными покрытиями) и плотной структурой без дефектов - традиционные методы создания подобных защитных пленок на поверхности элементов турбин требуют температур выше 1 тыс. градусов и часто приводят к образованию различных дефектов.
«Мы можем изменять различные условия синтеза в широком диапазоне, и сам процесс происходит при относительно низких температурах (100, 200, 400 градусов Цельсия). Это позволяет наносить защитные покрытия не только на стальные и титановые изделия, но и на легкоплавкие материалы, такие, как поликарбонат. У нас также нет видимых ограничений по масштабированию установки для промышленного производства, здесь все будет зависеть непосредственно от задачи», - рассказал старший научный сотрудник лаборатории фотовольтаических материалов УрФУ и Института электрофизики УРО РАН Андрей Меньшаков.
Защитные покрытия - один из ключевых элементов современных авиадвигателей, работающих при температурах до 1,4 тыс. градусов Цельсия. Ученые планируют тестировать покрытие на реальных компонентах газовых турбин и реактивных двигателей, а также адаптировать технологии для других отраслей. Например, в ходе исследования был создан второй тип покрытия, обладающий аномально высокими пьезорезистивными свойствами. Это позволит ученым создать новые виды тонкопленочных датчиков, имеющих толщину в несколько десяток микрон и более чувствительных, что на порядок меньше, чем используемые сейчас варианты.
