Ce este o acoperire Cameleon?

O acoperire cameleon este un tip de strat de suprafață aplicat pe diverse produse manufacturate care are calități adaptative. De obicei, este compus din materiale proiectate la o scară de nanotehnologie în jurul dimensiunii atomilor individuali sau a moleculelor mici. Acoperirile sunt proiectate pentru a avea proprietăți precum capacitatea de a schimba textura suprafeței sau de a răspunde dinamic la umiditate, temperaturi extreme sau medii de vid, cum ar fi pentru acoperirile reutilizabile pentru vehicule de lansare în rachete. Sunt adesea folosite acoperiri compozite care sunt alcătuite din mai multe straturi de materiale diferite în acoperire, astfel încât să poată fi auto-lubrifiante și să aibă un punct de topire mai scăzut decât cel normal.

Primele tipuri de acoperiri de control al uzurii concepute la scară nanometrică s-au bazat pe elementul tungsten, deoarece este un metal atât de utilizat pe scară largă în fabricarea pieselor metalice cu solicitare ridicată. Au fost cercetați compuși precum WC, tungstenul fuzionat cu carbon asemănător diamantului (DLC) și disulfura de wolfram, WS2. Metalele precum wolfram și ytriul fac adesea parte dintr-o acoperire cameleonică, deoarece calitatea lor de lubrifiere este asigurată de lubrifianți uscați sub formă de carbon alimentat, sulf sau alte nanoparticule care interacționează favorabil cu acestea. Aurul și argintul sunt alte elemente metalice frecvent utilizate, deoarece au capacitatea de a rezista la un nivel ridicat de gradient de temperatură, unde pot prezenta calități de lubrifiere atunci când sunt încorporate într-o structură de matrice. Carbonul grafic este de asemenea inclus în unele formule ca suprafață de alunecare utilă în prezența apei sau a umidității ridicate.

Un exemplu de ceea ce este considerat a fi o acoperire cameleon din a doua generație din 2004 este zirconia stabilizată cu ytria (YSZ), o formă de ceramică, care este încorporată într-o structură asemănătoare grilei de aur care încapsulează nanoparticule de disulfură de molibden, MoS2 și carbon asemănător diamantului. Această compoziție specială de acoperire cameleon poate suporta cicluri de frecare de alunecare de 10,000 de repetări sau mai mult fără a se degrada și temperaturi de până la 932° până la 1,112° Fahrenheit (500° până la 600° Celsius). Acest lucru a adus în interesul diferitelor preocupări de producție din industria aerospațială. Astfel de acoperiri cameleon sunt proiectate pentru a avea proprietăți tribologice, unde tribologia se referă la capacitatea acoperirii de a rezista la frecare, uzură și de a avea, de asemenea, aspecte de auto-lubrifiere.

Aspectul cheie al oricărui înveliș cameleon este că are o morfologie reversibilă compoziției sale. Acoperirea trebuie să își poată schimba frecarea și uzura ca răspuns la condiții și apoi să revină la o stare latentă fără degradare chimică. Arene în care acest lucru este important includ construcția de elemente structurale și aerodinamice pentru vehicule hipersonice care suferă un stres fizic extrem la altitudini și viteze mari.

O acoperire cameleon este proiectată pentru a avea o schimbare largă în proprietățile materialului de la o scară de o trilionime de metru până la o zecime de milimetru (0.0000000001 până la 0.0001 metri). Cercetările din martie 2011 pentru armata americană au produs o acoperire cameleonică compusă din compuși de nitrură, argint și MoS2, care a stabilit un record mondial de durabilitate. Materialul a fost ciclat de peste 300,000 de ori printr-un interval de temperatură de la temperatura camerei până la 1,292 ° Fahrenheit (700 ° Celsius), fără nicio degradare vizibilă a proprietăților materialului.