Gadolinium zirconate(Gd₂Zr₂O₇), e taʻua foʻi o le zirconate gadolinium, o se sima oxide e seasea-lalolagi e taugata ona o le maualalo o le vevela ma le tulaga ese le mautu. I se faaupuga faigofie, o se “super-insulator” i le vevela maualuga – e le faigofie ona tafe atu le vevela. O lenei mea totino e lelei mo pa puipui vevela (TBCs), e puipuia ai vaega afi ma turbine mai le vevela tele. A'o agai atu le lalolagi i le mama, sili atu le malosi o le malosi, o mea e pei o le gadolinium zirconate o loʻo faʻalogoina: latou te fesoasoani i afi afi e sili atu le vevela ma sili atu le lelei, faʻaitiitia le suauu ma faʻaumatia mea e faʻaosoina.
O le a le Gadolinium Zirconate?
I le vailaʻau, o le gadolinium zirconate o le pyrochlore-structured ceramic: o loʻo i ai le gadolinium (Gd) ma le zirconium (Zr) cations o loʻo faʻatulagaina i totonu o le lattice tolu-dimensional ma le okesene. O lona fua e masani ona tusia Gd₂Zr₂O₇ (po o nisi taimi Gd₂O₃·ZrO₂). O lenei tioata faʻatonu (pyrochlore) e mafai ona liua i se fausaga faʻafefeteina e sili atu ona le lelei ile vevela maualuga (~ 1530 °C). O le mea e sili ona taua, o iunite fua ta'itasi o lo'o i ai se avanoa o le okesene - o se atomo okesene o lo'o misi - lea e matua fa'asalalauina ai leo e ave ai le vevela. O lena quirk fausaga o se tasi lea o mafuaʻaga e faʻafefe ai e le gadolinium zirconate le vevela e sili atu le lelei nai lo le tele o sima masani.
Epomaterial ma isi tagata fa'atau oloa e faia le pa'u Gd₂Zr₂O₇ maualuga-mama (masani 99.9% mama, CAS 11073-79-3) fa'apitoa mo talosaga TBC. Mo se fa'ata'ita'iga, o le itulau o oloa a le Epomaterial o lo'o fa'amaninoina ai "Gadolinium Zirconate ose sima fa'avae oxide ma maualalo le fa'avevela vevela" fa'aaogaina i le plasma-spray TBCs. O ia fa'amatalaga e fa'amamafa ai o lona uiga maualalo-κ e totonugalemu i lona tau. (Ioe, o le lisi a le Epomaterial mo le "Zirconate Gadolinium (GZO)" o le paʻu o loʻo faʻaalia ai o se mea papaʻe, faʻapipiʻi faʻamaʻi vevela.)
Aisea e taua ai le ta'avale vevela maualalo?
O le fa'avevela vevela (κ) e fuaina ai le vave alu atu o le vevela i totonu o se mea. Gadolinium zirconate's κ e matua maofa lava mo se sima, aemaise lava ile vevela pei ole afi. Su'esu'ega lipoti fa'atatau ile fa'asologa ole 1–2 W·m⁻¹·K⁻¹ ile tusa ole 1000 °C. Mo le fa'amatalaga, o le yttria-stabilized zirconia (YSZ) - o le TBC ua leva tausaga - e tusa ma le 2-3 W·m⁻¹·K⁻¹ i le vevela tutusa. I se tasi suʻesuʻega, Wu et al. maua Gd₂Zr₂O₇'s conductivity e ~1.6 W·m⁻¹·K⁻¹ i le 700 °C, fa'asaga i le ~2.3 mo YSZ i lalo o tulaga tutusa. O le isi lipoti o loʻo taʻua ai le 1.0–1.8 W·m⁻¹·K⁻¹ i le 1000 °C mo le gadolinium zirconate, “maualalo ifo i le YSZ”. I le fa'atinoga, o lona uiga o le GdZr₂O₇ layer o le a fa'aitiitia ai le vevela nai lo le YSZ tutusa i le vevela maualuga - o se avanoa tele mo le fa'amama.
Fa'amanuiaga Autu ole Gadolinium Zirconate (Gd₂Zr₂O₇):
Fa'aola vevela tele-maualalo: ~1-2 W/m·K i le 700-1000 °C, i lalo ifo o le YSZ.
Maualuluga vaega mautu: Tumau mautu e oo atu i ~1500 °C, mamao i luga atu o le YSZ's ~1200 °C tapulaa.
Faʻalauteleina le vevela maualuga: Faʻalautele atili ile faʻavevela nai lo le YSZ, lea e mafai ona faʻaitiitia ai le mamafa i totonu o paʻu.
Oxidation ma tete'e a'a: Fausia vaega oxide mautu; e tete'e atu i fa'aputuga CMAS liusuavai e sili atu nai lo le YSZ (seasea-lalolagi zirconates e masani ona tali atu i tupe teu silicate ma fausia tioata puipui).
Eco-a'afiaga: E ala i le faʻaleleia atili o le afi / turbine lelei, e fesoasoani e faʻaitiitia le faʻaaogaina o suauʻu ma faʻafefe.
O nei mea uma e feso'ota'i i tua i le malosi ma le fa'aauau. Ona o le GdZr₂O₇ e sili atu le insulates, e manaʻomia e afi le faʻaitiitia o le malulu ma e mafai ona vevela, faʻaliliu saʻo i le maualuga maualuga ma faʻaitiitia le faʻaogaina o le suauu. E pei ona matauina e se su'esu'ega a le Iunivesite o Virginia, e sili atu le lelei o le TBC o lona uiga o le fa'amumuina o le "fa'aitiitia o le suau'u e fa'atupuina ai le aofa'i tutusa o le malosi, ma i'u ai i ... fa'aitiitia le kasa oona". I se faapuupuuga, gadolinium zirconate e mafai ona fesoasoani i masini e mama.
Thermal Conductivity i Auiliiliga
Ina ia tali le fesili autu "O le a le faʻafefe o le gadolinium zirconate?": E matua maualalo mo se sima, pe tusa ma le 1-2 W·m⁻¹·K⁻¹ i le 700-1000 °C laina. Ua faʻamaonia lenei mea e le tele o suʻesuʻega. Wu et al. lipoti ≈1.6 W/m·K i le 700 °C mo Gd₂Zr₂O₇, ae o le YSZ na fuaina ≈2.3 i lalo o tulaga tutusa. Shen et al. matau “1.0–1.8 W/m·K i le 1000 °C”. I se fa'atusatusaga, o le fa'aosoina ole YSZ ile 1000 °C e masani lava ile 2–3 W/m·K. I aso uma, mafaufau i ta'a fa'amama e lua i luga o se ogaumu vevela: o le tasi e iai le GdZr₂O₇ e fa'atumauina le pito i tua e sili atu le malulu nai lo le YSZ e tutusa le mafiafia.
Aisea ua matua maualalo ai le Gd₂Zr₂O₇? O lona fausaga tioata e fa'alavelave ai le tafe o le vevela. O avanoa o le okesene i totonu o potu ta'itasi e fa'asalalauina fonens (aveveveveveta), ma o le mamafa mamafa o le atomika o le gadolinium e fa'afefe atili ai le vibration lattice. E pei ona faamatalaina e se tasi punaoa, "o le avanoa o le okesene e faateleina ai le salalau o le telefoni ma faaitiitia ai le vevela". O lo'o fa'aogaina e le au gaosiga lenei mea totino: Epomaterial's catalog note GdZr₂O₇ o lo'o fa'aogaina i totonu o pa'u pa'u vevela e fa'asalaina i le plasma ona o lona maualalo κ. O lona uiga, o lona microstructure e maileia le vevela i totonu, puipuia le uʻamea o loʻo i lalo.
Ufiufi Pa'u vevela (TBCs) ma Talosaga
Ufiufi pa puipui vevelao fa'amea sima e fa'aoga i vaega u'amea e feagai ma kasa vevela (pei o lau uila). E ala i le atagia ma le fa'a'ese'ese mai le vevela, e fa'ataga ai e TBC afi ma turbine e fa'agaoioi i le maualuga o le vevela e aunoa ma le liusuavai. Gadolinium zirconate ua aliaʻe o semea e sosoo ai TBC, fa'aopoopo pe suitulaga i le YSZ i tulaga ogaoga. O mafuaʻaga autu e aofia ai lona mautu ma le faʻafefe:
Fa'atinoga o le vevela tele:Ole suiga ole vaega ole pyrochlore-to-fluorite ole Gd₂Zr₂O₇ e tupu lata ane.1530 °C, i luga a'e o le YSZ's ~1200 °C. O lona uiga o le GdZr₂O₇ o lo'o tumau pea le ufiufi i le vevela o le vevela o vaega vevela fa'aonaponei.
Tete'e i le vevela vevela:O suʻega e faʻaalia ai o zirconates e seasea-lalolagi e pei o le GdZr₂O₇ e tali atu i otaota afi afi (lea e taʻua o le CMAS: calcium-magnesium-alumino-silicate) e fausia ai faʻamaufaʻailoga tioata mautu, e puipuia ai le loloto o le infiltration. Ose mea tele lea i afi va'alele e felelea'i i le lefulefu ma le oneone.
Laega fa'apipi'i:E masani ona fa'afeso'ota'i e Inisinia le GdZr₂O₇ ma le YSZ i fa'aputuga e tele. Mo se fa'ata'ita'iga, e mafai e se YSZ fa'apalalo manifinifi ona puipuia le fa'alauteleina o le vevela, a'o le GdZr₂O₇ pito i luga e maua ai le fa'amalu ma le mautu. O ia TBC "lua-laupapa" e mafai ona faʻaaogaina mea sili ona lelei e lua.
Talosaga:Ona o nei uiga, o le GdZr₂O₇ e fetaui lelei mo afi o isi augatupulaga ma vaega o le vaalele. E fiafia i ai le au fai afi afi ma tagata fau mea papa, talu ai o le maualuga o le faapalepale o le vevela o lona uiga e sili atu le malosi ma le lelei. I totonu o kesi kesi mo fale eletise (e aofia ai ma mea e faʻapipiʻi ma punaʻoa faʻafouina), o le faʻaaogaina o le GdZr₂O₇ coatings e mafai ona oomiina atili le malosi mai le suauu tutusa. Mo se faʻataʻitaʻiga, o loʻo matauina e le NASA e oʻo atu i le "maualuga maualuga e manaʻomia mo le faʻaleleia atili o le lelei o afi afi afi," YSZ e le lava, ma o mea e pei o le gadolinium zirconate o loʻo suʻesuʻeina.
E o'o lava i tua atu o turbines, so'o se faiga e mana'omia le puipuiga o le vevela i le vevela tele e mafai ona manuia. E aofia ai ta'avale va'alele hypersonic, afi ta'avale maualuga, ma e o'o fo'i i fa'ata'ita'iga o mea e maua ai le malosi o le la e fa'apupulaina ai le la i le vevela tele. I tulaga taitasi, e tutusa le sini:insulate vaega vevela e faʻaleleia ai le lelei atoatoa. O le fa'a'ese'ese lelei o lona uiga e itiiti le mālūlū e mana'omia, fa'atama'i fa'amalo, fa'amama mama, ma le mea taua, fa'aitiitia le suau'u po'o le fa'aitiitia o le malosi fa'aoga.
Mauaina ma Malosiaga
Le si'osi'omaga si'osi'omaga ogadolinium zirconatee sau mai lana matafaioi ifa'aleleia lelei ma fa'aitiitia otaota. E ala i le fa'ataga o afi ma turbine e fa'agasolo vevela ma sili atu ona mautu, GdZr₂O₇ coatings sao sa'o i le mu fa'aitiitia le suauu mo le gaosiga tutusa. O lo'o fa'ailoa mai e le Iunivesite o Virginia o le fa'aleleia o le TBC e ta'ita'iina ai i le "fa'aitiitia o le suau'u e fa'atupuina ai le aofa'i tutusa o le malosi, ma i'u ai... fa'aitiitia le kasa oona". I se faaupuga faigofie, o pasene uma o le lelei e maua e mafai ona faaliliu i tone o CO₂ sefe i le olaga o se masini.
Manatu i se va'alele: afai e 3-5% sili atu le lelei o ana turbine, o le fa'asaoina o le suauu (ma le fa'aitiitia o le fa'aoso) i luga o le faitau afe o va'alele e matua tele. E fa'apena fo'i, fale eletise - e o'o lava i kesi fa'alenatura - e fa'amanuiaina aua e mafai ona tele atu le eletise mai mita kupita ta'i suau'u. A fa'afefiloi e laina eletise mea fa'afouina ma le turbine backup, o le i ai o turbine maualuga le lelei e fa'alelei ai le maualuga o mana'oga ma le fa'aitiitia o suau'u fa'atosina.
I le itu fa'atau, so'o se mea e fa'aumiina ai le ola ole afi pe fa'aitiitia ai le tausiga e iai fo'i se a'afiaga o le si'osi'omaga. TBCs maualuga e mafai ona faʻalauteleina le ola o vaega vevela, o lona uiga e itiiti mea e suitulaga ma faʻaitiitia otaota fale gaosi oloa. Ma mai le va'aiga fa'atumauina, o le GdZr₂O₇ lava ia e mautu i kemikolo (e le fa'a'a'agofie pe fa'asa'oloto ai ausa o'ona), ma o metotia o lo'o iai nei e mafai ai ona toe fa'aaogaina pauta sima e le'i fa'aaogaina. (O le mea moni, o le gadolinium o se lalolagi e le masani ai, o le mea lea e taua ai le suʻesuʻeina ma le toe faʻaaogaina. Ae e moni lenei mea mo mea faʻatekonolosi uma, ma o le tele o alamanuia e iai faʻatonuga o le sapalai mo eleele e le masani ai.)
Talosaga i Green Technologies
Va'alele ma Va'alele Engines:O afi fa'aonaponei ma le lumana'i o lo'o fa'amoemoe mo le maualuga o le vevela o le afi e fa'aleleia ai le fua fa'atatau o le mamafa ma le tamaoaiga o le suau'u. GdZr₂O₇'s maualuga mautu ma maualalo κ lagolagoina sa'o lenei sini. Mo se fa'ata'ita'iga, o va'alele a le militeri maualuluga ma va'alele fa'atauva'a fa'atauva'a e mafai ona va'aia fa'amanuiaga fa'atinoga mai GdZr₂O₇ TBCs.
Alamanuia ma Malosi Gas Turbines:E fa'aogaina e mea fa'aoga masini kesi lapo'a mo le maualuga o le malosi ma mo fale fa'ato'a ta'amilosaga. GdZr₂O₇ coatings e mafai ai e nei turbine ona maua mai le tele o le malosi mai mea faʻapipiʻi taʻitasi, o lona uiga e sili atu megawatts i le suauʻu tutusa poʻo le megawatts tutusa e itiiti le suauu. O lenei si'itia lelei e fesoasoani e fa'aitiitia le CO₂ ile MWh ole eletise.
Aerospace (Vaavaa Vaalele ma Taavale Toe ulufale):O fe'avea'i va'alele ma roketi e toe fa'ao'o mai ma fa'aoso le vevela. E ui e le o fa'aogaina le GdZr₂O₇ i luga o nei mea uma, ae o lo'o su'esu'eina mo le fa'aoga i fa'alava o ta'avale hypersonic ma fa'amusu afi mo vaega e sili ona maualuga le vevela. So'o se fa'aleleia atili e mafai ona fa'aitiitia ai mana'oga fa'amalieina po'o fa'alavelave fa'aletino.
Faiga Malosiaga Green:I fale afi fa'avela a le la, o fa'ata e fa'apipi'i le susulu o le la i luga o fa'avevela e o'o atu i le 1000+ °C. O le fa'apipi'iina o nei mea fa'amalo i sima maualalo-κ pei o le GdZr₂O₇ e mafai ona fa'aleleia atili ai le fa'a'ese'esega, ma fa'aleleia atili ai le fa'aliliuina o le la-i-eletise. E le gata i lea, o afi eletise fa'ata'ita'i (e fa'aliliu sa'o le vevela i le eletise) e aoga pe a tumau le vevela o latou itu vevela.
I nei tulaga uma, o leaafiaga ole siosiomagae sau mai le fa'aaogaina o le malosi (suau'u po'o le eletise) mo le galuega lava e tasi. O le maualuga o le lelei o lona uiga o le faʻaitiitia o le vevela o otaota ma faʻaitiitia ai le faʻaosoina mo galuega faatino. E pei ona fa'ailoa mai e se tasi o mea fa'asaienitisi, sili atu mea TBC e pei o le gadolinium zirconate o le ki lea i le "sili atu le gafatia o le malosi i le lumana'i" e ala i le fa'aogaina o turbine ma afi e fa'amalieina, umi umi, ma fa'agaoioi lelei.
Fa'amatalaga Fa'apitoa
O le tuʻufaʻatasiga o meatotino a Gadolinium zirconate e tulaga ese. Ina ia otootoina nisi o mea moni iloga:
Maulalo κ, maualuga le mea e liusuavai ai:O lona liusuavai o le ~ 2570 °C, ae o lona vevela aoga e faʻatapulaʻaina i le tulaga mautu (~ 1500 °C). E oo lava i lalo ifo o le liusuavai, e tumau pea o se insulator maoae.
fausaga tioata:E iai apyrochlorelattice (vaega vaega Fd3m) lea e aveafluorite faaletonui le vevela maualuga. O lenei suiga fa'atonu-i-fa'aletonu e le fa'aleagaina le fa'atinoga se'ia o'o i luga ~1200-1500 °C.
Fa'alautelega vevela:O le GdZr₂O₇ e maualuga atu le fa'alauteleina o le vevela nai lo le YSZ. E mafai ona aoga lenei mea e ala i le fetaui lelei o mea uamea ma faʻaitiitia le lamatiaga ile faʻavevela.
Mea fa'ainisinia:I le avea o se sima ma'ale'ale, e le'o ma'a'a tele – o lea e masani ona fa'aoga fa'atasia e fa'alavalava (fa'ata'ita'iga, o le GdZr₂O₇ o le apa pito i luga i luga o se fa'avae malō).
gaosiga:GdZr₂O₇ TBCs e mafai ona faʻaogaina e ala i metotia masani (susua plasma ea, faʻapipiʻi plasma faʻamalolo, EB-PVD). Fa'atau oloa e pei o le Epomaterial ofo atu le GdZr₂O₇ pa'u fa'apitoa mo le fa'ainu plasma.
O nei fa'amatalaga fa'apitoa e paleni i le fa'aogaina: a'o le gadolinium ma le zirconium o elemene "seasea-lalolagi", o le mea e maua mai ai le oxide e le fa'aogaina ma le saogalemu e fa'aogaina i fa'aoga masani fa'apisinisi. (E fa'aeteete i taimi uma e aloese ai mai le manavaina o pauta mama, ae o le Gd₂Zr₂O₇ e le sili atu ona lamatia nai lo isi sima oxide.)
Fa'ai'uga
Zirconate gadolinium(Gd₂Zr₂O₇) o se mea fa'ameamea sima pito sili ona tu'ufa'atasia.maualuga-vevela tumaumatulaga maualalo conductivity vevela. O nei uiga lelei e fetaui lelei mo paʻu paʻu vevela i luga ole vateatea, faʻatupuina eletise, ma isi faʻaoga maualuga-vevela. E ala i le faʻamalosia o le maualuga o le vevela ma le faʻaleleia atili o le afi, o le gadolinium zirconate e saofagā saʻo i le faʻasaoina o le malosi ma le faʻaitiitia o faʻamaʻi - sini i le fatu o tekinolosi gafataulimaina. I le ta'avale mo afi lanu meamata ma turbines, o mea e pei o le GdZr₂O₇ o lo'o faia se sao taua: latou te fa'atagaina i tatou e tuleia tapula'a fa'atinoga a'o fa'aoti a tatou tulagavae si'osi'omaga.
Mo inisinia ma mea faasaienisi, gadolinium zirconate e aoga le matamata. O lona fa'avevela vevela (e tusa ma le 1-2 W/m·K i le ~1000 °C) o lo'o i totonu o le pito sili ona maualalo mo so'o se sima, ae e mafai ona tatalia le maualuga o le vevela o le isi augatupulaga turbines. Fa'atau oloa (e aofia ai le Epomaterial'szirconate gadolinium (GZO) 99.9%oloa) o loʻo tuʻuina atu lenei mea mo faʻamalo vevela vevela, e faʻaalia ai le faʻaaogaina o fale gaosi oloa. A'o fa'atupula'ia le mana'oga mo va'alele mama ma faiga eletise, o le paleni tulaga ese a le gadolinium zirconate o meatotino - fa'amama vevela a'o tumau - o le mea tonu lava lea e mana'omia.
Punavai:Su'esu'ega su'esu'e a tupulaga ma fa'asalalauga fa'apisinisi i pyrochlores e seasea-lalolagi ma TBCs. (O le lisi o oloa a le Epomaterial mo le Gd₂Zr₂O₇ o loʻo tuʻuina mai ai faʻamatalaga faʻapitoa.) O nei mea e faʻamaonia ai le maualalo o le faʻaogaina o le vevela ma faʻamaonia ai le faʻaauauina o mea aoga TBC.
Taimi meli: Iuni-04-2025