پوشش‌ها موتورهای با عملکرد بالا را تقویت می‌کنند، حالا کارایی آنها بهتر می‌شود

از ماهیتابه در آشپزخانه تا هواپیماها در آسمان، تقریباً همه چیز دارای یک لایه نازک پوششی است که ویژگی اضافی را ممکن می‌سازد که در غیر این صورت دست‌نایافتنی بود. این پوشش‌ها از مواد مختلف ساخته و به روش‌های متفاوتی اعمال می‌شوند، اما زمانی که مهندسی به مرزهای خود رسیده، پوشش‌ها همیشه عملکرد بهتری داشته‌اند.

اشیاء روزمره، از تابه‌ و قابلمه‌ها تا خودروهایی که با آنها رانندگی می‌کنیم، دارای پوششی برای عملکرد خاصی هستند. این ممکن است برای جلوگیری از چسبیدن غذا یا جلوگیری از گسترش سریع آتش‌ها باشد. حتی کشتی‌های بزرگ از پوشش‌های خاصی استفاده می‌کنند تا از چسبیدن موجودات دریایی به بدنه جلوگیری کرده و اصطکاک را در طول سفر کاهش دهند.

غالباً بدون درز در حضورشان، این پوشش‌ها زندگی ما را ساده‌تر، کارآمدتر و ایمن‌تر می‌کنند. نه تنها بر روی زمین، بلکه از بیمار شدن فضانوردان نیز جلوگیری می‌کنند.

فضانوردان و خمیردندان‌ها

هنگامی که باکتری‌ها در سطحی رشد می‌کنند، مولکول‌های کوچکی ترشح می‌کنند که فیلمی را برای رشد جمعیتشان ایجاد می‌کند. این فیلم‌ها که به عنوان بیوفیلم شناخته می‌شوند، می‌توانند حاوی سمومی باشند که رشد دیگر موجودات را متوقف کرده و در صورت بلع، انسان‌ها را به شدت بیمار کنند.

در محیط‌های کم‌گرانشی مانند فضاپیماها، باکتری‌ها با سرعت بیشتری رشد کرده و بیوفیلم‌ها نیز چنین می‌کنند. اگر کنترل نشوند، این فیلم‌ها می‌توانند منابع آب را آلوده کنند. در بدترین سناریوها، آنها می‌توانند باعث خرابی‌های مکانیکی شوند و سلامت و ایمنی فضانوردان را به خطر بیاندازند.

یک تیم تحقیقاتی به رهبری کریپا واراناسی، استاد مهندسی مکانیک در مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT)، پوشش لغزنده‌ای را با استفاده از مواد جامد و روان‌کننده توسعه داده‌اند که از تشکیل بیوفیلم در فضاپیما‌ها جلوگیری می‌کند. این پوشش در ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) در یک آزمایش چند سال پیش آزمایش شد.

جالب اینجاست که پوشش لغزنده مشابهی کمک می‌کند تا آخرین ذره خمیر دندان را از لوله خارج کنید. شرکت واراناسی همچنین این پوشش را برای این منظور ارائه می‌دهد و هر ماه چند سنت ذخیره می‌کنید.

عملکرد بالا، ارائه شده

نزدیک به یک قرن پیش، موتور جت اختراع شد، اما بدون پوشش‌های تخصصی ، پرواز به آسانی امروز برای آن ممکن نبود. در حالی که اصل موتور جت ساده است، اما مهندسی آن چنین نیست.

هوای داغی که از اگزوز موتور آزاد می‌شود معمولاً به دماهایی بالای 1,832 فارنهایت (1,000 درجه سلسیوس) می‌رسد. در این دماها، فلز موتور باید ذوب شود و عملیات متوقف شود.

با این حال، پوشش سرامیکی بر روی فلز اجازه می‌دهد تا عملیات ادامه یابد. اکنون محققان در حال کار بر روی بهبود این پوشش حتی بیشتر هستند. تنها افزایش 30 درجه سلسیوس در دماها داخل موتور می‌تواند هشت درصد از صرفه‌جویی سوختی را فراهم کند، هزینه‌ها و انتشار کربن را به طور همزمان کاهش دهد، یک گزارش بی‌بی‌سی گزارش گفت.

یک شرکت مستقر در بریتانیا برای بخش‌های متحرک در ماهواره‌ها پوشش‌هایی توسعه می‌دهد. چالش بزرگتر است زیرا پوشش‌ها باید شرایط جوی عادی را در هنگام پیش‌پرتاب و اشعه قوی و ذرات گرد و غبار را در هنگام در مدار تحمل کنند.

یک پوشش لغزنده ساخته شده از کاربید سیلیکون به شرکت‌ها کمک می‌کند سالانه میلیون‌ها صرفه‌جویی کنند. ماشین‌آلات صنعتی بزرگ مقیاس و قدرتمند در معرض فرسایش و ساییدگی هستند. با این حال، در ساخت و تعمیر آلومینیوم، این می‌تواند هر دو روز نیاز به تجدید ابزار ایجاد کند.

یک شرکت ماشین‌آلات و تامین واقع در ایالات متحده 4.5 میلیون دلار در سال برای بازسازی ابزارهای غلتشی خود صرف کرد تا با آلومینیوم کار کنند. با یک پوشش، ابزار تنها یکبار در هفته نیاز به بازسازی دارد و هزینه‌ها اکنون به کمتر از یک‌سوم کاهش یافته است، گزارش بی‌بی‌سی اضافه کرد.

هنوز، ما به‌طور کامل این حوزه را کشف نکرده‌ایم و بسیاری از آن باید کشف و اعمال شود. زمانی که مهندسی به مرزهای خود می‌رسد، پوشش‌ها همیشه راهی را ارائه می‌کنند.