Группа ученых из Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) разработала новый материал из стекла и алюминия. Он может использоваться как термобарьерное покрытие для поршней двигателей внутреннего сгорания. С этим материалом двигатель потребляет меньше топлива, чем без него. Результаты работы ученых опубликованы в журнале «Вестник ЮУрГУ».

Термобарьерные покрытия представляют собой специальные жаропрочные слои, которые наносят на детали двигателей для защиты от высоких температур. Они работают как изоляция, не давая теплу от сгорания топлива сильно нагревать металлические части. Благодаря этому двигатель может работать при более высоких температурах, что делает его более эффективным и экономичным в плане расхода топлива.

Новый материал из стекла и алюминия создали, используя необычный способ — детонационное напыление. При применении такого метода частицы порошка разгоняются до огромной скорости (от 500 до 1 тыс. метров в секунду) с помощью контролируемого взрыва. Это позволяет получить очень плотное и крепкое покрытие, почти без пустот внутри.

Для экспериментов использовали алюминиевый сплав АК4, в котором основную часть составляет алюминий (91-94%), и обычное стекло. Исследователи также пробовали сплав АК6, но покрытия из него получались менее качественными.

В результате удалось создать покрытие толщиной в 1,34 мм, которое оказалось ровным, гладким и практически без пор (пористость 1-2%).

Стекло само по себе достаточно хрупко, покрытие из него дает трещины и шероховатости. Чистый алюминий при расплавлении склонен образовывать настыли — «застывшие сосульки», что для покрытия тоже не желательно. Алюминий и стекло вместе действуют синергетически: стекло, расширяя спектр излучения в газовой струе, помогает расплавить алюминиевые частицы, а алюминий, связывая частицы стекла, гарантировал прочность.Дмитрий Жеребцовстарший научный сотрудник Политехнического института ЮУрГУ, доктор химических наук

Новая технология нанесения покрытий позволит сделать двигатели более эффективными, экономичными и устойчивыми к высоким температурам. Ученые продолжают экспериментировать с составом. Ожидается, что оптимальным будет сочетание 60-80% стекла и 20-40% металла: это должно обеспечить наилучшую прочность и жаростойкость.