ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට්(Gd₂Zr₂O₇), සර්කෝනේට් ගැඩොලිනියම් ලෙසද හැඳින්වේ, එහි අතිශය අඩු තාප සන්නායකතාවය සහ සුවිශේෂී තාප ස්ථායිතාව සඳහා අගය කරන දුර්ලභ-පෘථිවි ඔක්සයිඩ් සෙරමික් වේ. සරලව කිවහොත්, එය ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී “සුපිරි පරිවාරකයක්” වේ - තාපය එය හරහා පහසුවෙන් ගලා නොයයි. මෙම ගුණාංගය එය තාප බාධක ආලේපන (TBC) සඳහා වඩාත් සුදුසු කරයි, එමඟින් එන්ජිම සහ ටර්බයින සංරචක අධික තාපයෙන් ආරක්ෂා කරයි. ලෝකය පිරිසිදු, වඩාත් කාර්යක්ෂම ශක්තියක් කරා තල්ලු වන විට, ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් වැනි ද්‍රව්‍ය අවධානය දිනා ගනිමින් සිටී: ඒවා එන්ජින් උණුසුම්ව හා කාර්යක්ෂමව ක්‍රියාත්මක වීමට උපකාරී වේ, අඩු ඉන්ධන දහනය කරයි සහ විමෝචනය අඩු කරයි.
ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් යනු කුමක්ද?
රසායනිකව, ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් යනු පයිරොක්ලෝර්-ව්‍යුහගත සෙරමික් ය: එහි ඔක්සිජන් සමඟ ත්‍රිමාණ දැලිසක සකස් කර ඇති ගැඩොලිනියම් (Gd) සහ සර්කෝනියම් (Zr) කැටායන අඩංගු වේ. එහි සූත්‍රය බොහෝ විට Gd₂Zr₂O₇ (හෝ සමහර විට Gd₂O₃·ZrO₂) ලෙස ලියා ඇත. මෙම ඇණවුම් කළ ස්ඵටිකයට (පයිරොක්ලෝර්) ඉතා ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී (~1530 °C) වඩාත් අක්‍රමික ෆ්ලෝරයිට් ව්‍යුහයක් බවට පරිවර්තනය විය හැකිය. වැදගත් වන්නේ, සෑම සූත්‍ර ඒකකයකටම ඔක්සිජන් පුරප්පාඩුවක් ඇත - අතුරුදහන් වූ ඔක්සිජන් පරමාණුවක් - එය තාපය ගෙන යන ෆෝනෝන දැඩි ලෙස විසුරුවා හරියි. ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් වඩාත් පොදු පිඟන් මැටිවලට වඩා බෙහෙවින් අඩු ඵලදායී ලෙස තාපය සන්නයනය කිරීමට එක් හේතුවක් වන්නේ එම ව්‍යුහාත්මක විචක්ෂණයයි.
Epomaterial සහ අනෙකුත් සැපයුම්කරුවන් TBC යෙදුම් සඳහා විශේෂයෙන් ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් Gd₂Zr₂O₇ කුඩු (බොහෝ විට 99.9% පිරිසිදු, CAS 11073-79-3) නිෂ්පාදනය කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, Epomaterial හි නිෂ්පාදන පිටුව ප්ලාස්මා-ඉසින TBC වල භාවිතා වන "ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් යනු අඩු තාප සන්නායකතාවක් සහිත ඔක්සයිඩ් මත පදනම් වූ පිඟන් මැටි" ඉස්මතු කරයි. එවැනි විස්තර මගින් එහි අඩු-κ ලක්ෂණය එහි වටිනාකමට කේන්ද්‍රීය බව අවධාරණය කෙරේ. (ඇත්ත වශයෙන්ම, "සර්කෝනේට් ගැඩොලිනියම් (GZO)" කුඩු සඳහා Epomaterial හි ලැයිස්තුගත කිරීම එය සුදු, ඔක්සයිඩ් මත පදනම් වූ තාප ඉසින ද්‍රව්‍යයක් ලෙස පෙන්වයි.)
අඩු තාප සන්නායකතාවය වැදගත් වන්නේ ඇයි?
තාප සන්නායකතාවය (κ) මගින් ද්‍රව්‍යයක් හරහා තාපය පහසුවෙන් ගලා යන ආකාරය මනිනු ලැබේ. ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් වල κ සෙරමික් සඳහා, විශේෂයෙන් එන්ජිම වැනි උෂ්ණත්වවලදී, පුදුම සහගත ලෙස අඩුය. අධ්‍යයනයන් 1000 °C පමණ වන විට 1–2 W·m⁻¹·K⁻¹ අනුපිළිවෙලින් අගයන් වාර්තා කරයි. සන්දර්භය සඳහා, සාම්ප්‍රදායික යිට්‍රියා-ස්ථායී සර්කෝනියා (YSZ) - දශක ගණනාවක් පැරණි TBC ප්‍රමිතිය - සමාන උෂ්ණත්වවලදී 2–3 W·m⁻¹·K⁻¹ පමණ වේ. එක් අධ්‍යයනයක දී, Wu et al. විසින් 700 °C දී Gd₂Zr₂O₇ හි සන්නායකතාවය ~1.6 W·m⁻¹·K⁻¹ වන අතර, එම කොන්දේසි යටතේ YSZ සඳහා ~2.3 ට සාපේක්ෂව. තවත් වාර්තාවක් සටහන් කරන්නේ ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් සඳහා 1000 °C දී 1.0–1.8 W·m⁻¹·K⁻¹ පරාසයක්, "YSZ ට වඩා අඩු" බවයි. ප්‍රායෝගිකව, මෙයින් අදහස් කරන්නේ GdZr₂O₇ ස්ථරයක් ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී සමාන YSZ ස්ථරයකට වඩා බෙහෙවින් අඩු තාපයක් හරහා යාමට ඉඩ දෙන බවයි - පරිවරණය සඳහා විශාල වාසියකි.
ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් (Gd₂Zr₂O₇) හි ප්‍රධාන ප්‍රතිලාභ:
අතිශය අඩු තාප සන්නායකතාවය: 700–1000 °C දී ~1–2 W/m·K, YSZ ට වඩා සැලකිය යුතු ලෙස අඩුය.
ඉහළ අවධි ස්ථායිතාව: ~1500 °C දක්වා ස්ථායීව පවතී, YSZ හි ~1200 °C සීමාවට වඩා බොහෝ ඉහළින්.
ඉහළ තාප ප්‍රසාරණය: YSZ ට වඩා උණුසුම මත වැඩි වශයෙන් ප්‍රසාරණය වන අතර එමඟින් ආලේපනවල ආතතීන් අඩු කළ හැකිය.
ඔක්සිකරණය සහ විඛාදන ප්‍රතිරෝධය: ස්ථායී ඔක්සයිඩ් අවධි සාදයි; YSZ ට වඩා උණු කළ CMAS තැන්පතු වලට ප්‍රතිරෝධී වේ (දුර්ලභ-පෘථිවි සර්කෝනේට් සිලිකේට් තැන්පතු සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කර ආරක්ෂිත ස්ඵටික සාදයි).
පරිසර බලපෑම: එන්ජිම/ටර්බයින කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීමෙන්, ඉන්ධන පරිභෝජනය සහ විමෝචනය අඩු කිරීමට උපකාරී වේ.
මෙම සෑම සාධකයක්ම බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව සහ තිරසාරභාවය සමඟ සම්බන්ධ වේ. GdZr₂O₇ වඩා හොඳින් පරිවරණය කරන නිසා, එන්ජින් අඩු සිසිලනය අවශ්‍ය වන අතර උණුසුම්ව ධාවනය කළ හැකි අතර, එය සෘජුවම ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයක් සහ අඩු ඉන්ධන භාවිතයක් බවට පරිවර්තනය කරයි. වර්ජිනියා විශ්ව විද්‍යාලයේ අධ්‍යයනයකින් නිරීක්ෂණය කරන පරිදි, වඩා හොඳ TBC කාර්යක්ෂමතාව යනු "එකම ශක්ති ප්‍රමාණයක් ජනනය කිරීම සඳහා අඩු ඉන්ධන දහනය කිරීම, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ... අඩු හරිතාගාර වායු විමෝචනයක්" වේ. කෙටියෙන් කිවහොත්, ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් යන්ත්‍ර පිරිසිදුව ක්‍රියාත්මක කිරීමට උපකාරී වේ.
තාප සන්නායකතාවය විස්තරාත්මකව
“ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් වල තාප සන්නායකතාවය කුමක්ද?” යන ප්‍රධාන ප්‍රශ්නයට පිළිතුරු දීමට: එය සෙරමික් සඳහා ඉතා අඩුය, 700–1000 °C පරාසයේ දළ වශයෙන් 1–2 W·m⁻¹·K⁻¹. මෙය බහු අධ්‍යයනයන් මගින් තහවුරු කර ඇත. Wu et al. Gd₂Zr₂O₇ සඳහා 700 °C දී ≈1.6 W/m·K වාර්තා කරන අතර, YSZ එකම කොන්දේසි යටතේ ≈2.3 මනින ලදී. ෂෙන් et al. “1000 °C දී 1.0–1.8 W/m·K” සටහන් කරයි. ඊට වෙනස්ව, 1000 °C දී YSZ හි සන්නායකතාවය සාමාන්‍යයෙන් 2–3 W/m·K පමණ වේ. එදිනෙදා අර්ථයෙන් ගත් කල, උණුසුම් උදුනක් මත පරිවාරක ටයිල් දෙකක් සිතන්න: GdZr₂O₇ සහිත එක පිටුපස පැත්ත එකම ඝනකමකින් යුත් YSZ ටයිල් එකකට වඩා බොහෝ සිසිල්ව තබා ගනී.
Gd₂Zr₂O₇ මෙතරම් අඩු ඇයි? එහි ස්ඵටික ව්‍යුහය ආවේණිකවම තාප ප්‍රවාහයට බාධා කරයි. සෑම ඒකක සෛලයකම ඔක්සිජන් පුරප්පාඩු ෆෝනෝන (තාප වාහක) විසුරුවා හරින අතර ගැඩොලිනියම් හි අධික පරමාණුක බර දැලිස් කම්පන තවදුරටත් අඩු කරයි. එක් මූලාශ්‍රයක් පැහැදිලි කරන පරිදි, “ඔක්සිජන් පුරප්පාඩුව ෆෝනෝන විසිරීම වැඩි කරන අතර තාප සන්නායකතාවය අඩු කරයි”. නිෂ්පාදකයින් මෙම ගුණාංගය සූරාකයි: එපොමැටීයල් නාමාවලි සටහන් GdZr₂O₇ ප්ලාස්මා-ඉසින ලද තාප බාධක ආලේපනවල විශේෂයෙන් එහි අඩු κ නිසා භාවිතා වේ. සාරාංශයක් ලෙස, එහි ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහය ඇතුළත තාපය උගුලට හසු කර, යටින් පවතින ලෝහය ආරක්ෂා කරයි.
තාප බාධක ආලේපන (TBCs) සහ යෙදුම්
තාප බාධක ආලේපනඋණුසුම් වායූන්ට (ටර්බයින තල වැනි) මුහුණ දෙන ලෝහ කොටස් වලට යොදන සෙරමික් ස්ථර වේ. තාපයට එරෙහිව පරාවර්තනය කර පරිවරණය කිරීමෙන්, TBCs එන්ජින් සහ ටර්බයින දියවීමකින් තොරව ඉහළ උෂ්ණත්වවලදී ක්‍රියා කිරීමට ඉඩ සලසයි. ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට්ඊළඟ පරම්පරාවේ TBC ද්‍රව්‍ය, ආන්තික තත්වයන් යටතේ YSZ ට අනුපූරක හෝ ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීම. ප්‍රධාන හේතු අතර එහි ස්ථායිතාව සහ පරිවරණය ඇතුළත් වේ:
අධික උෂ්ණත්ව කාර්ය සාධනය:Gd₂Zr₂O₇ හි පයිරොක්ලෝර-සිට-ෆ්ලෝරයිට් අවධි සංක්‍රාන්තිය සිදුවන්නේ ආසන්නයේ ය.1530 °C, YSZ හි ~1200 °C ට වඩා බෙහෙවින් වැඩි ය. මෙයින් අදහස් කරන්නේ නවීන ටර්බයින් උණුසුම් කොටස්වල දැවෙන උෂ්ණත්වවලදී GdZr₂O₇ ආලේපන නොවෙනස්ව පවතින බවයි.
උණුසුම් විඛාදනයට ප්‍රතිරෝධය:පරීක්ෂණවලින් පෙනී යන්නේ GdZr₂O₇ වැනි දුර්ලභ-පෘථිවි සර්කෝනේට්, උණු කළ එන්ජින් සුන්බුන් (ඊනියා CMAS: කැල්සියම්-මැග්නීසියම්-ඇලුමිනෝ-සිලිකේට්) සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කර ස්ථායී ස්ඵටික මුද්‍රා සාදමින් ගැඹුරු විනිවිද යාම වළක්වන බවයි. ගිනිකඳු අළු හෝ වැලි හරහා පියාසර කරන ජෙට් එන්ජින්වල මෙය විශාල ගනුදෙනුවක්.
ස්ථර ආලේපන:ඉංජිනේරුවන් බොහෝ විට බහු ස්ථර අට්ටිවල GdZr₂O₇ YSZ සමඟ යුගල කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, තුනී YSZ යටි ස්ථරයකට තාප ප්‍රසාරණය බෆර් කළ හැකි අතර, GdZr₂O₇ ඉහළ ස්ථරයක් උසස් පරිවරණයක් සහ ස්ථාවරත්වයක් සපයයි. එවැනි "ද්විත්ව ස්ථර" TBC වලට ද්‍රව්‍ය දෙකෙන්ම හොඳම දේ භාවිතා කළ හැකිය.
අයදුම්පත්:මෙම ලක්ෂණ නිසා, GdZr₂O₇ ඊළඟ පරම්පරාවේ එන්ජින් සහ අභ්‍යවකාශ සංරචක සඳහා වඩාත් සුදුසු වේ. ඉහළ උෂ්ණත්ව ඉවසීම යනු වඩා හොඳ තෙරපුම සහ කාර්යක්ෂමතාව යන අර්ථය ඇති බැවින්, ජෙට් එන්ජින් නිෂ්පාදකයින් සහ රොකට් නිර්මාණකරුවන් ඒ ගැන උනන්දු වෙති. බලාගාර සඳහා ගෑස් ටර්බයිනවල (පුනර්ජනනීය බලශක්ති ප්‍රභවයන් සමඟ යුගලනය කර ඇති ඒවා ඇතුළුව), GdZr₂O₇ ආලේපන භාවිතා කිරීමෙන් එකම ඉන්ධනයෙන් වැඩි බලයක් මිරිකා ගත හැකිය. නිදසුනක් වශයෙන්, "ගෑස් ටර්බයින එන්ජින්වල කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා අවශ්‍ය ඉහළ උෂ්ණත්වයන්" කරා ළඟා වීමට, YSZ ප්‍රමාණවත් නොවන බවත්, ඒ වෙනුවට ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් වැනි ද්‍රව්‍ය අධ්‍යයනය කරමින් පවතින බවත් නාසා ආයතනය සඳහන් කරයි.
ටර්බයිනවලින් ඔබ්බට වුවද, අධික උෂ්ණත්වවලදී තාප ආරක්ෂාව අවශ්‍ය ඕනෑම පද්ධතියකට ප්‍රතිලාභ ලැබිය හැකිය. මෙයට අධිධ්වනික පියාසැරි වාහන, ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත මෝටර් රථ එන්ජින් සහ හිරු එළිය අධික තාපයට සාන්ද්‍රණය වන පර්යේෂණාත්මක සූර්ය තාප බල ග්‍රාහක පවා ඇතුළත් වේ. සෑම අවස්ථාවකම, ඉලක්කය එකම වේ:සමස්ත කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා උණුසුම් කොටස් පරිවරණය කරන්නවඩා හොඳ පරිවරණය යනු අඩු සිසිලනය අවශ්‍ය වීම, කුඩා රේඩියේටර්, සැහැල්ලු මෝස්තර සහ තීරණාත්මකව, අඩු ඉන්ධන දහනය හෝ අඩු ආදාන ශක්තියක් භාවිතා කිරීමයි.
තිරසාරභාවය සහ බලශක්ති කාර්යක්ෂමතාව
පාරිසරික වාසියගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට්එහි භූමිකාවෙන් පැමිණේකාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීම සහ නාස්තිය අඩු කිරීම. එන්ජින් සහ ටර්බයින උණුසුම්ව සහ වඩාත් ස්ථායීව ක්‍රියාත්මක වීමට ඉඩ දීමෙන්, GdZr₂O₇ ආලේපන එකම ප්‍රතිදානය සඳහා අඩු ඉන්ධන දහනය කිරීමට සෘජුවම දායක වේ. වර්ජිනියා විශ්ව විද්‍යාලය අවධාරණය කරන්නේ TBC වැඩිදියුණු කිරීම "එකම ශක්ති ප්‍රමාණයක් ජනනය කිරීම සඳහා අඩු ඉන්ධන දහනය කිරීමට හේතු වන අතර එමඟින් හරිතාගාර වායු විමෝචනය අඩු වේ" යනුවෙනි. සරලව කිවහොත්, ලබා ගන්නා සෑම කාර්යක්ෂමතාවයේ ප්‍රතිශත ලක්ෂ්‍යයක්ම යන්ත්‍රයක ආයු කාලය පුරාවට ඉතිරි වන CO₂ ටොන් ගණනක් බවට පරිවර්තනය විය හැකිය.
ගුවන් යානයක් සලකා බලන්න: එහි ටර්බයින 3–5% වඩා කාර්යක්ෂමව ක්‍රියාත්මක වන්නේ නම්, දහස් ගණන් ගුවන් ගමන් වලදී ඉන්ධන ඉතිරිකිරීම් (සහ විමෝචන කප්පාදු) අතිමහත්ය. ඒ හා සමානව, බලාගාර - ස්වාභාවික වායු දහනය කරන ඒවා පවා - ප්‍රතිලාභ ලබන්නේ ඒවාට ඉන්ධන ඝන මීටරයකින් වැඩි විදුලිය නිපදවිය හැකි බැවිනි. විදුලිබල ජාලක පුනර්ජනනීය බලශක්තිය ටර්බයින උපස්ථ සමඟ මිශ්‍ර කරන විට, ඉහළ කාර්යක්ෂමතා ටර්බයින තිබීම අඩු එකතු කළ පොසිල ඉන්ධන සමඟ උපරිම ඉල්ලුම සුමට කරයි.
පාරිභෝගික පැත්තෙන්, එන්ජින් ආයු කාලය දීර්ඝ කරන හෝ නඩත්තුව අඩු කරන ඕනෑම දෙයක් පාරිසරික බලපෑමක් ඇති කරයි. ඉහළ කාර්යසාධනයක් සහිත TBC වලට උණුසුම් කොටස්වල ආයු කාලය දීර්ඝ කළ හැකිය, එනම් ප්‍රතිස්ථාපන අඩු වන අතර කාර්මික අපද්‍රව්‍ය අඩු වේ. තිරසාරභාවය පිළිබඳ දෘෂ්ටි කෝණයකින්, GdZr₂O₇ රසායනිකව ස්ථායී වේ (එය පහසුවෙන් විඛාදනයට ලක් නොවේ හෝ විෂ සහිත වාෂ්ප නිකුත් නොකරයි), සහ වර්තමාන නිෂ්පාදන ක්‍රම මගින් භාවිතයට නොගත් සෙරමික් කුඩු ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කිරීමට ඉඩ සලසයි. (ඇත්ත වශයෙන්ම, ගැඩොලිනියම් දුර්ලභ පස් වර්ගයකි, එබැවින් වගකිවයුතු මූලාශ්‍ර ලබා ගැනීම සහ ප්‍රතිචක්‍රීකරණය වැදගත් වේ. නමුත් මෙය සියලුම අධි තාක්ෂණික ද්‍රව්‍ය සඳහා සත්‍ය වන අතර බොහෝ කර්මාන්තවලට දුර්ලභ පස් සඳහා සැපයුම් දාම පාලනයන් ඇත.)
හරිත තාක්ෂණයන්හි යෙදුම්
ඊළඟ පරම්පරාවේ ජෙට් සහ ගුවන් යානා එන්ජින්:නවීන සහ අනාගත ජෙට් එන්ජින්, තෙරපුම්-බර අනුපාත සහ ඉන්ධන ආර්ථිකය වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා නිරන්තරයෙන් ඉහළ දහන උෂ්ණත්වයන් අරමුණු කරයි. GdZr₂O₇ හි ඉහළ ස්ථායිතාව සහ අඩු κ මෙම ඉලක්කයට සෘජුවම සහාය වේ. උදාහරණයක් ලෙස, දියුණු හමුදා ජෙට් යානා සහ යෝජිත වාණිජ සුපර්සොනික් ගුවන් යානා GdZr₂O₇ TBC වලින් කාර්ය සාධන වාසි දැකිය හැකිය.
කාර්මික සහ බල ගෑස් ටර්බයින:උපයෝගිතා උපරිම බලය සඳහා සහ ඒකාබද්ධ චක්‍ර බලාගාර සඳහා විශාල ගෑස් ටර්බයින භාවිතා කරයි. GdZr₂O₇ ආලේපන මෙම ටර්බයිනවලට එක් එක් ඉන්ධන ආදානයෙන් වැඩි ශක්තියක් ලබා ගැනීමට ඉඩ සලසයි, එනම් එකම ඉන්ධන සමඟ වැඩි මෙගාවොට් හෝ අඩු ඉන්ධන සමඟ එකම මෙගාවොට්. මෙම කාර්යක්ෂමතාව ඉහළ යාම MWh විදුලියකට CO₂ අඩු කිරීමට උපකාරී වේ.
අභ්‍යවකාශ (අභ්‍යවකාශ යානා සහ නැවත ඇතුල්වීමේ වාහන):අභ්‍යවකාශ ෂටල සහ රොකට් නැවත ඇතුළුවීම සහ දියත් කිරීමේ තාපය අත්විඳිති. මෙම සියලු පෘෂ්ඨ මත GdZr₂O₇ භාවිතා නොකළද, එය අධිධ්වනික වාහන ආලේපන සහ ඉතා ඉහළ උෂ්ණත්ව කොටස් සඳහා එන්ජින් තුණ්ඩවල භාවිතය සඳහා අධ්‍යයනය කර ඇත. ඕනෑම වැඩිදියුණු කිරීමක් සිසිලන අවශ්‍යතා හෝ ද්‍රව්‍යමය ආතතිය අඩු කළ හැකිය.
හරිත බලශක්ති පද්ධති:සූර්ය තාප බලාගාරවල, දර්පණ 1000+ °C දක්වා ළඟා වන ග්‍රාහක මත හිරු එළිය සාන්ද්‍රණය කරයි. මෙම ග්‍රාහක GdZr₂O₇ වැනි අඩු-κ සෙරමික් වලින් ආලේප කිරීමෙන් පරිවරණය වැඩි දියුණු කළ හැකි අතර, සූර්ය-විදුලිය පරිවර්තනය තරමක් කාර්යක්ෂම කළ හැකිය. එසේම, පර්යේෂණාත්මක තාප විදුලි ජනක යන්ත්‍ර (තාපය කෙලින්ම විදුලිය බවට පරිවර්තනය කරන) ඒවායේ උණුසුම් පැත්ත උණුසුම්ව පැවතුනහොත් ප්‍රතිලාභ ලබයි.
මේ සියලු අවස්ථාවන්හිදී,පාරිසරික බලපෑමඑකම කාර්යය සඳහා අඩු ශක්තියක් (ඉන්ධන හෝ බල ආදානය) භාවිතා කිරීමෙන් පැමිණේ. ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව යනු සෑම විටම අඩු අපද්‍රව්‍ය තාපයක් සහ එම නිසා දී ඇති ප්‍රතිදානය සඳහා අඩු විමෝචනයකි. එක් ද්‍රව්‍ය විද්‍යාඥයෙකු පැවසූ පරිදි, ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් වැනි වඩා හොඳ TBC ද්‍රව්‍ය ටර්බයින සහ එන්ජින් සිසිල්ව ක්‍රියාත්මක වීමට, දිගු කල් පවතිනු ඇති අතර වඩාත් කාර්යක්ෂමව ක්‍රියා කිරීමට හැකියාව ලබා දීමෙන් “වඩා තිරසාර බලශක්ති අනාගතයක්” සඳහා යතුරයි.
තාක්ෂණික ඉස්මතු කිරීම්
ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් වල ගුණාංග සංයෝජනය අද්විතීයයි. කැපී පෙනෙන කරුණු කිහිපයක් සාරාංශ කිරීමට:
අඩු κ, ඉහළ ද්‍රවාංකය:එහි ද්‍රවාංකය ~2570 °C වේ, නමුත් එහි ප්‍රයෝජනවත් උෂ්ණත්වය අදියර ස්ථායිතාව (~1500 °C) මගින් සීමා වේ. ද්‍රවාංකයට වඩා බෙහෙවින් අඩු වුවද, එය විශිෂ්ට පරිවාරකයක් ලෙස පවතී.
ස්ඵටික ව්‍යුහය:එයට ඇත්තේපයිරොක්ලෝර්දැලිස් (අභ්‍යවකාශ කාණ්ඩය Fd3m) බවට පත් වේදෝෂ සහිත ෆ්ලෝරයිට්ඉහළ උෂ්ණත්වයකදී. මෙම අනුපිළිවෙලට-අක්‍රමවත් සංක්‍රාන්තිය ~1200–1500 °C ට වඩා වැඩි වන තුරු කාර්ය සාධනය පිරිහෙන්නේ නැත.
තාප ප්‍රසාරණය:GdZr₂O₇ හි YSZ ට වඩා ඉහළ තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකයක් ඇත. ලෝහ උපස්ථර වඩා හොඳින් ගැලපීම සහ රත් කිරීමේදී ඉරිතැලීම් අවදානම අඩු කිරීම මගින් මෙය වාසිදායක විය හැකිය.
යාන්ත්‍රික ගුණාංග:බිඳෙන සුළු සෙරමික් එකක් ලෙස, එය විශේෂයෙන් දැඩි නොවේ - එබැවින් ආලේපන බොහෝ විට එය ඒකාබද්ධව භාවිතා කරයි (උදා: ඝන පාදක ස්ථරයක් මත තුනී GdZr₂O₇ ඉහළ ස්ථරය).
නිෂ්පාදනය:GdZr₂O₇ TBCs සම්මත ක්‍රම මගින් යෙදිය හැක (වායුගෝලීය ප්ලාස්මා ඉසින, අත්හිටුවන ප්ලාස්මා ඉසින, EB-PVD). Epomaterial වැනි සැපයුම්කරුවන් ප්ලාස්මා ඉසින සඳහා විශේෂයෙන් නිර්මාණය කර ඇති GdZr₂O₇ කුඩු පිරිනමයි.
මෙම තාක්ෂණික විස්තර ප්‍රවේශ්‍යතාවයෙන් සමතුලිත වේ: ගැඩොලිනියම් සහ සර්කෝනියම් "දුර්ලභ-පෘථිවි" මූලද්‍රව්‍ය වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන ඔක්සයිඩ් රසායනිකව නිෂ්ක්‍රීය වන අතර සාමාන්‍ය කාර්මික භාවිතයේදී හැසිරවීමට ආරක්ෂිත වේ. (සියුම් කුඩු ආශ්වාස කිරීම වැළැක්වීමට සැමවිටම සැලකිලිමත් වේ, නමුත් Gd₂Zr₂O₇ අනෙකුත් ඔක්සයිඩ් පිඟන් මැටි වලට වඩා භයානක නොවේ.)
නිගමනය
සර්කෝනේට් ගැඩොලිනියම්(Gd₂Zr₂O₇) යනු ප්‍රමුඛ පෙළේ සෙරමික් ද්‍රව්‍යයක් වන අතර එය ඒකාබද්ධ වේඉහළ උෂ්ණත්ව කල්පැවැත්මසමඟසුවිශේෂී ලෙස අඩු තාප සන්නායකතාවය. මෙම ගුණාංග නිසා අභ්‍යවකාශ, බලශක්ති උත්පාදනය සහ අනෙකුත් අධි තාප යෙදීම්වල දියුණු තාප බාධක ආලේපන සඳහා එය කදිම වේ. ඉහළ මෙහෙයුම් උෂ්ණත්වයන් සහ වැඩිදියුණු කළ එන්ජින් කාර්යක්ෂමතාව සක්‍රීය කිරීමෙන්, ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් බලශක්ති ඉතිරිකිරීම් සහ විමෝචන අඩු කිරීම් සඳහා සෘජුවම දායක වේ - තිරසාර තාක්ෂණයේ හදවතේ ඉලක්ක. හරිත එන්ජින් සහ ටර්බයින සඳහා වන ධාවනයේදී, GdZr₂O₇ වැනි ද්‍රව්‍ය තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි: ඒවා අපගේ පාරිසරික පියසටහන කපා හරින අතරතුර කාර්ය සාධන සීමාවන් තල්ලු කිරීමට අපට ඉඩ සලසයි.
ඉංජිනේරුවන් සහ ද්‍රව්‍ය විද්‍යාඥයින් සඳහා, ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් නැරඹීම වටී. එහි තාප සන්නායකතාවය (~1000 °C දී 1–2 W/m·K පමණ) ඕනෑම සෙරමික් සඳහා අවම අගයන් අතර වේ, නමුත් එයට ඊළඟ පරම්පරාවේ ටර්බයිනවල අධික උෂ්ණත්වයන්ට ඔරොත්තු දිය හැකිය. සැපයුම්කරුවන් (එපොමැටරීල් ඇතුළුව)සර්කෝනේට් ගැඩොලිනියම් (GZO) 99.9%නිෂ්පාදන) දැනටමත් තාප ඉසින ආලේපන සඳහා මෙම ද්‍රව්‍ය සපයන අතර, කාර්මික භාවිතයේ වර්ධනය පෙන්නුම් කරයි. පිරිසිදු ගුවන් සේවා සහ බල පද්ධති සඳහා ඉල්ලුම ඉහළ යන විට, ගැඩොලිනියම් සර්කෝනේට් හි අද්විතීය ගුණාංග සමතුලිතතාවය - එය විඳදරාගන්නා අතරතුර තාපය පරිවරණය කිරීම - හරියටම අවශ්‍ය දෙයයි.
මූලාශ්‍ර:දුර්ලභ-පෘථිවි පයිරොක්ලෝර සහ TBC පිළිබඳ සම-සමාලෝචනය කරන ලද අධ්‍යයන සහ කර්මාන්ත ප්‍රකාශන. (Gd₂Zr₂O₇ සඳහා Epomaterial හි නිෂ්පාදන ලැයිස්තුගත කිරීම ද්‍රව්‍ය පිරිවිතර සපයයි.) මේවා අඩු තාප සන්නායකතා අගයන් සනාථ කරන අතර උසස් TBC ද්‍රව්‍යවල තිරසාර වාසි ඉස්මතු කරයි.
පළ කිරීමේ කාලය: 2025 ජූනි-04