Avions et centrales électriques : Les chercheurs mettent au point un revêtement pour des turbines plus efficaces et plus respectueuses de l'environnement.
Les turbines équipent les avions et sont utilisées dans différentes applications industrielles, telles que la production d'énergie dans les centrales électriques. La règle est la suivante : plus la température à laquelle le carburant est brûlé est élevée, plus la chaleur est efficacement convertie en électricité ou en poussée. La réduction de la consommation de carburant permet de diminuer à la fois les émissions et les coûts d'exploitation. Cependant, dans certains cas, les matériaux actuels ne peuvent plus être optimisés. De nouveaux matériaux capables de résister à des températures encore plus élevées sont nécessaires, selon la Centre aérospatial allemand. Avec le soutien du ministère américain de l'énergie, une équipe de recherche dirigée par l'université de Virginie (UVA) a maintenant développé un moyen pour les moteurs à turbine de fonctionner à des températures plus élevées.
L'accent a été mis sur le développement d'une classe spécifique de matériaux : les alliages composés de métaux dits réfractaires (du latin “refractarius” = résistant, têtu) comme le titane, l'hafnium et le vanadium, connus pour leur durabilité et leur résistance à la chaleur. Cependant, selon l'équipe de recherche, leur résistance à l'oxydation est insuffisante et des revêtements doivent donc les protéger. Avec les matériaux précédemment utilisés à cette fin, tels que les composés à base de silicium, la limite de l'augmentation des performances a été atteinte, selon la recherche publiée dans la revue Scripta Materialia.
Terres rares : Un puissant effet protecteur naturel
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont expérimenté des oxydes de terres rares comme l'yttrium, l'erbium et l'ytterbium, qui ont de fortes propriétés naturelles de protection contre la chaleur. Pour prédire les meilleures combinaisons et améliorer les performances, ils ont eu recours à des simulations informatiques et à l'apprentissage automatique, une forme d'intelligence artificielle. Les matériaux ainsi développés ont ensuite été testés en termes de durabilité et de propriétés physiques, y compris avec des lasers.
Le résultat est un revêtement très efficace qui ne nécessite qu'une seule couche pour protéger le substrat sous-jacent. Il agit comme une barrière contre les gaz qui se forment à des températures aussi élevées et qui peuvent endommager les pales des turbines, explique Elizabeth J. Opila, chercheuse principale. D'autres essais et optimisations doivent maintenant suivre pour développer cette avancée importante dans la technologie des moteurs à turbine. En fin de compte, selon Mme Opila, une plus grande efficacité dans ce domaine profiterait à la fois aux secteurs de l'énergie et de l'aviation, tout en réduisant l'impact sur l'environnement et en abaissant les coûts pour les consommateurs.
Comment les matières premières essentielles font avancer l'aviation : En avril, nous avons fait état d'une autre un alliage prometteur pour les moteurs du futur, qui comprend les métaux technologiques niobium, tantale, titane et hafnium. Un autre métal technologique, le gallium, pourrait contribuer à l'amélioration de la qualité de l'air. accélérer le dégivrage des avions, Les aéroports peuvent donc être moins perturbés par l'hiver.
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