Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Teknologi

Ilmuwan menyelidiki reaksi oksidatif dalam ytterbium silicide, lapisan tahan panas, untuk meningkatkan efisiensi panas dalam mesin turbin gas pesawat – ScienceDaily


Bagian tertentu dari mesin turbin gas aero, yang banyak digunakan di pesawat terbang, biasanya mencapai suhu di atas 1.200 ° C. Tak perlu dikatakan, bahan apa pun yang digunakan di lingkungan yang keras seperti itu harus tahan lama dan sesuai dengan tugas. Komposit matriks keramik yang terbuat dari silikon karbida (SiC) baru-baru ini menarik minat sebagai kandidat yang menjanjikan untuk mesin turbin gas. Namun, bahan ini memerlukan lapisan pelapis tahan panas untuk mencegah oksidasi SiC dan penguapan SiO selanjutnya2, yang merupakan proses yang mengarah pada penurunan volume material dan, oleh karena itu, cacat struktural seperti retakan besar atau lapisan paling atas terkelupas.

Sayangnya, lapisan pelapis yang ada tidak dapat sepenuhnya mencegah oksidasi ini menjadi SiO2 karena oksigen dapat menembus melalui retakan mikroskopis di lapisan ini atau dengan difusi sederhana.

Untuk mengatasi masalah ini, beberapa ilmuwan telah berfokus pada penggunaan ytterbium silicide (Yb-Si) sebagai bahan pelapis karena Yb-Si dapat mencapai titik leleh yang tinggi dan oksidanya sebagian besar adalah Yb-silikat, yang tetap melekat sebagai lapisan oksida dan tidak. menguap dengan mudah. Namun, tidak banyak yang diketahui tentang fenomena mendasar yang terjadi pada bahan-bahan ini pada suhu tinggi baik di lingkungan udara atau uap air.

Dalam studi terbaru yang diterbitkan di Intermetalik, tim ilmuwan – termasuk Junior Associate Professor Ryo Inoue, Asisten Profesor Yutaro Arai dan Profesor Yasuo Kogo dari Tokyo University of Science, dan Peneliti Senior Takuya Aoki dari Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) – mulai memahami mekanisme oksidasi di Yb-Si. Mereka melakukan berbagai eksperimen untuk mendapatkan wawasan tentang perilaku oksidasi (dan degradasi) lapisan Yb-Si yang berbeda pada suhu tinggi di bawah tiga jenis atmosfer: udara, uap air, dan campuran keduanya.

Melalui analisis difraksi sinar-X, spektroskopi dispersif energi, dan pemindaian mikroskop elektron, para ilmuwan dapat secara akurat memvisualisasikan dan mengukur morfologi dan komposisi sampel Yb-Si sebelum dan sesudah uji paparan panas. Salah satu temuan utama adalah bahwa rasio Yb ke Si merupakan pemain utama dalam menentukan perilaku oksidasi material; Yb5Si3 teroksidasi lebih dari Yb3Dan5 karena oksidasi preferensial dari Yb dalam silisida. Selain itu, jumlah oksida menurun drastis di atmosfer yang lebih kaya uap air.

Yang terpenting, para peneliti mengeksplorasi mekanisme di mana kandungan ytterbium dapat mempengaruhi pembentukan SiO2. “Setelah paparan panas dari kedua silikida dalam uap, kami menemukan SiO2 di Yb5Dan3, padahal Si sebenarnya masih ada di Yb3Dan5, “kata Dr Inoue, yang memimpin penelitian.” Analisis kami menunjukkan bahwa SiO2 pertumbuhan ditekan di Yb3Dan5 karena SiO2 mengambil bagian dalam, dan merupakan faktor pembatas dari, reaksi yang membentuk Yb-silikat, “tambahnya. Meskipun reaksi antara yang tepat yang mengarah pada pembentukan berbagai Yb-silikat belum sepenuhnya dipahami, tim tersebut mempresentasikan dua reaksi yang sangat mungkin jalur. Ini mungkin akan dijelaskan melalui studi masa depan dengan teknik karakterisasi yang lebih rinci.

Secara keseluruhan, studi ini memberikan wawasan yang berarti tentang apa yang terjadi selama oksidasi Yb-Si, yang akan membantu dalam pengembangan lapisan pelindung untuk mesin turbin gas aero. “Jika lapisan yang dapat menahan lingkungan yang lebih keras dapat direalisasikan, suku cadang mesin akan menjadi lebih tahan panas, yang secara alami mengarah pada efisiensi mesin yang lebih tinggi,” kata Dr Inoue.

Mudah-mudahan, kemajuan lebih lanjut dalam teknologi pelapisan akan mengurangi biaya transportasi udara dan konsumsi bahan bakar, membuat penerbangan lebih murah dan tidak terlalu berbahaya bagi lingkungan.

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Sains Tokyo. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney