Nuovi rivestimenti aumentano efficienza dei motori a turbina

Roma – Nuovi rivestimenti protettivi che consentono ai motori a turbina di funzionare a temperature più elevate prima che i componenti inizino a guastarsi. Questo il risultato di uno studio guidato dall’ Università della Virginia (UVA) e pubblicato su Scripta Materialia. “I motori più caldi sono più efficienti”, ha affermato Elizabeth J. Opila , professoressa e presidente del Dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali presso l’UVA e ricercatrice principale del progetto. I motori a turbina sono noti per la propulsione degli aerei, ma le turbine stazionarie hanno molti usi industriali, tra cui la generazione di energia. Bruciano carburante per far ruotare le pale della turbina, convertendo l’energia meccanica in elettricità. La maggiore efficienza dei nuovi rivestimenti si traduce in un minor consumo di carburante e in emissioni e costi operativi ridotti. Il team guidato da UVA si è sui metalli refrattari. I metalli refrattari sono stati ampiamente studiati negli anni ’60. Sebbene durevoli e resistenti al calore, sono stati abbandonati a causa della scarsa resistenza all’ossidazione. Per proteggere la lega, i ricercatori hanno sperimentato con ossidi di terre rare, composti chimici che possiedono naturalmente forti proprietà protettive, per creare un rivestimento universale. “Combinando più ossidi di terre rare, è possibile personalizzare le proprietà per proteggere meglio il substrato sottostante con un solo strato”, ha affermato Kristyn Ardrey, laureata in dottorato presso il laboratorio di Opila e prima autrice del documento. “Ciò ci ha consentito di ottenere prestazioni migliori senza complessi rivestimenti multistrato”. Il laboratorio di Opila ha creato e testato nuove combinazioni di elementi delle terre rare, come ittrio, erbio e itterbio. Per prevedere le migliori combinazioni e migliorare le prestazioni, hanno lavorato con i professori UVA Bi-Cheng Zhou e Prasanna Balachandran , i cui laboratori sono specializzati in simulazioni al computer e apprendimento automatico, una forma di intelligenza artificiale. Il team ha applicato i rivestimenti alle leghe utilizzando due metodi di produzione standard. Una tecnica riscalda il materiale fino a uno stato fuso prima di spruzzarlo sulla superficie. L’altra viene applicata come una miscela liquida che si asciuga e si indurisce. I ricercatori hanno testato e confrontato quanto bene ogni metodo funzionasse in condizioni di calore estremo e reattive, come l’esposizione a vapore ad alta temperatura. Hanno inoltre collaborato con l’ExSiTE Lab del professor Patrick Hopkins dell’UVA , specializzato nell’uso di laser per misurare la resistenza al calore e la resistenza dei materiali. (30Science.com)