Gadolinium zirconate(Gd₂Zr₂O₇), ເຊິ່ງເອີ້ນກັນວ່າ zirconate gadolinium, ເປັນເຊລາມິກ oxide oxide ທີ່ຫາຍາກໃນໂລກທີ່ໄດ້ຮັບລາງວັນສໍາລັບການນໍາຄວາມຮ້ອນທີ່ຕໍ່າທີ່ສຸດແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຄວາມຮ້ອນພິເສດ. ໃນຄໍາສັບທີ່ງ່າຍດາຍ, ມັນເປັນ "super-insulator" ໃນອຸນຫະພູມສູງ - ຄວາມຮ້ອນບໍ່ໄຫຼຜ່ານມັນໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍ. ຄຸນສົມບັດນີ້ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການເຄືອບປ້ອງກັນຄວາມຮ້ອນ (TBCs), ເຊິ່ງປົກປ້ອງອົງປະກອບຂອງເຄື່ອງຈັກແລະ turbine ຈາກຄວາມຮ້ອນທີ່ຮຸນແຮງ. ໃນຂະນະທີ່ໂລກກ້າວໄປສູ່ຄວາມສະອາດ, ພະລັງງານທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ, ວັດສະດຸເຊັ່ນ gadolinium zirconate ກໍາລັງໄດ້ຮັບຄວາມສົນໃຈ: ພວກມັນຊ່ວຍໃຫ້ເຄື່ອງຈັກເຮັດວຽກຮ້ອນແລະມີປະສິດທິພາບຫຼາຍຂຶ້ນ, ການເຜົາໄຫມ້ນໍ້າມັນຫນ້ອຍລົງແລະການຕັດການປ່ອຍອາຍພິດ.
Gadolinium Zirconate ແມ່ນຫຍັງ?
ໃນທາງເຄມີ, gadolinium zirconate ແມ່ນເຊລາມິກທີ່ມີໂຄງສ້າງ pyrochlore: ມັນມີ gadolinium (Gd) ແລະ zirconium (Zr) cations ຈັດຢູ່ໃນເສັ້ນດ່າງສາມມິຕິທີ່ມີອົກຊີເຈນ. ສູດຂອງມັນຖືກຂຽນເລື້ອຍໆ Gd₂Zr₂O₇ (ຫຼືບາງຄັ້ງ Gd₂O₃·ZrO₂). ໄປເຊຍກັນທີ່ສັ່ງນີ້ (pyrochlore) ສາມາດປ່ຽນເປັນໂຄງສ້າງ fluorite ທີ່ຜິດປົກກະຕິຫຼາຍຂຶ້ນໃນອຸນຫະພູມທີ່ສູງຫຼາຍ (~1530 °C). ສິ່ງສໍາຄັນ, ແຕ່ລະຫນ່ວຍສູດມີອົກຊີເຈນທີ່ຫວ່າງ - ອະຕອມອົກຊີທີ່ຂາດຫາຍໄປ - ເຊິ່ງກະແຈກກະຈາຍ phonons ທີ່ມີຄວາມຮ້ອນຢ່າງແຂງແຮງ. quirk ໂຄງສ້າງນັ້ນແມ່ນເຫດຜົນຫນຶ່ງທີ່ gadolinium zirconate ເຮັດຄວາມຮ້ອນໄດ້ປະສິດທິພາບຫນ້ອຍກ່ວາ ceramics ທົ່ວໄປຫຼາຍ.
Epomaterial ແລະຜູ້ສະຫນອງອື່ນໆເຮັດໃຫ້ຝຸ່ນGd₂Zr₂O₇ທີ່ມີຄວາມບໍລິສຸດສູງ (ມັກຈະເປັນບໍລິສຸດ 99.9%, CAS 11073-79-3) ໂດຍສະເພາະສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ TBC. ຕົວຢ່າງ, ຫນ້າຜະລິດຕະພັນຂອງ Epomaterial ເນັ້ນໃສ່ "Gadolinium Zirconate ແມ່ນເຊລາມິກທີ່ອີງໃສ່ອົກຊີທີ່ມີຄວາມຮ້ອນຕ່ໍາ" ທີ່ໃຊ້ໃນ plasma-spray TBCs. ຄໍາອະທິບາຍດັ່ງກ່າວເນັ້ນຫນັກວ່າລັກສະນະຕ່ໍາ κຂອງມັນແມ່ນສູນກາງຂອງມູນຄ່າຂອງມັນ. (ແທ້ຈິງແລ້ວ, ລາຍຊື່ຂອງ Epomaterial ສໍາລັບຝຸ່ນ "Zirconate Gadolinium (GZO)" ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າມັນເປັນສີຂາວ, ວັດສະດຸສີດຄວາມຮ້ອນທີ່ອີງໃສ່ອົກຊີ.)
ເປັນຫຍັງການນໍາຄວາມຮ້ອນຕໍ່າຈຶ່ງສໍາຄັນ?
ການນໍາຄວາມຮ້ອນ (κ) ວັດແທກວິທີຄວາມຮ້ອນທີ່ໄຫຼຜ່ານວັດສະດຸ. Gadolinium zirconate's κແມ່ນຕໍ່າທີ່ຫນ້າປະຫລາດໃຈສໍາລັບເຊລາມິກ, ໂດຍສະເພາະໃນອຸນຫະພູມຄ້າຍຄືເຄື່ອງຈັກ. ການສຶກສາລາຍງານຄ່າຕາມລໍາດັບຂອງ 1–2 W·m⁻¹·K⁻¹ ຢູ່ທີ່ປະມານ 1000 °C. ສໍາລັບສະພາບການ, zirconia yttria-stabilized ທໍາມະດາ (YSZ) - ມາດຕະຖານ TBC ທີ່ມີອາຍຸຫລາຍສິບປີ - ແມ່ນປະມານ 2–3 W·m⁻¹·K⁻¹ ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມທີ່ຄ້າຍຄືກັນ. ໃນການສຶກສາຫນຶ່ງ, Wu et al. ພົບການນໍາຂອງ Gd₂Zr₂O₇ ເປັນ ~1.6 W·m⁻¹·K⁻¹ ທີ່ 700 °C, ທຽບກັບ ~2.3 ສໍາລັບ YSZ ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂດຽວກັນ. ບົດລາຍງານອື່ນສັງເກດເຫັນລະດັບ 1.0–1.8 W·m⁻¹·K⁻¹ ຢູ່ທີ່ 1000 °C ສໍາລັບ gadolinium zirconate, "ຕ່ໍາກວ່າ YSZ". ໃນການປະຕິບັດຕົວຈິງ, ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າຊັ້ນ GdZr₂O₇ ຈະເຮັດໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຫນ້ອຍລົງກ່ວາຊັ້ນ YSZ ທຽບເທົ່າຢູ່ໃນອຸນຫະພູມສູງ - ປະໂຫຍດອັນໃຫຍ່ຫຼວງສໍາລັບການສນວນກັນຄວາມຮ້ອນ.
ຜົນປະໂຫຍດຫຼັກຂອງ Gadolinium Zirconate (Gd₂Zr₂O₇):
ການນໍາຄວາມຮ້ອນຕ່ໍາສຸດ: ~1–2 W/m·K ຢູ່ທີ່ 700–1000 °C, ຕ່ໍາກວ່າ YSZ ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.
ສະຖຽນລະພາບໄລຍະສູງ: ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງສູງເຖິງ ~ 1500 ° C, ໄກເກີນຂອບເຂດຈໍາກັດຂອງ YSZ ~ 1200 ° C.
ການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນສູງ: ຂະຫຍາຍການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຫຼາຍກວ່າ YSZ, ເຊິ່ງສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກົດດັນໃນການເຄືອບ.
oxidation ແລະ corrosion resistance: ກອບເປັນຈໍານວນ oxide ຄົງທີ່; ຕ້ານກັບເງິນຝາກ CMAS molten ດີກວ່າ YSZ (zirconates ແຜ່ນດິນໂລກຫາຍາກມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະ react ກັບເງິນຝາກ silicate ແລະປະກອບໄປເຊຍກັນປ້ອງກັນ).
ຜົນກະທົບດ້ານນິເວດ: ໂດຍການປັບປຸງປະສິດທິພາບເຄື່ອງຈັກ / turbine, ມັນຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນການບໍລິໂພກນໍ້າມັນແລະການປ່ອຍອາຍພິດ.
ແຕ່ລະປັດໄຈເຫຼົ່ານີ້ເຊື່ອມຕໍ່ກັບການປະສິດທິພາບພະລັງງານແລະຄວາມຍືນຍົງ. ເນື່ອງຈາກວ່າ GdZr₂O₇ insulates ດີກວ່າ, ເຄື່ອງຈັກຕ້ອງການຄວາມເຢັນຫນ້ອຍແລະສາມາດແລ່ນຮ້ອນໄດ້, ແປໂດຍກົງໃນປະສິດທິພາບສູງກວ່າແລະການນໍາໃຊ້ນໍ້າມັນຕ່ໍາ. ໃນຖານະເປັນການສຶກສາຂອງມະຫາວິທະຍາໄລ Virginia ສັງເກດເຫັນ, ປະສິດທິພາບ TBC ທີ່ດີກວ່າຫມາຍຄວາມວ່າການເຜົາໄຫມ້ "ນໍ້າມັນຫນ້ອຍລົງເພື່ອສ້າງພະລັງງານໃນປະລິມານດຽວກັນ, ເຊິ່ງກໍ່ໃຫ້ເກີດ ... ການປ່ອຍອາຍພິດເຮືອນແກ້ວຫຼຸດລົງ". ໃນສັ້ນ, gadolinium zirconate ສາມາດຊ່ວຍໃຫ້ເຄື່ອງຈັກເຮັດວຽກສະອາດໄດ້.
ການນໍາຄວາມຮ້ອນໃນລາຍລະອຽດ
ເພື່ອຕອບຄໍາຖາມທີ່ສໍາຄັນ "ການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງ gadolinium zirconate ແມ່ນຫຍັງ?": ມັນຕໍ່າຫຼາຍສໍາລັບເຊລາມິກ, ປະມານ 1-2 W·m⁻¹·K⁻¹ ໃນຊ່ວງ 700-1000 ° C. ນີ້ໄດ້ຖືກຢືນຢັນໂດຍການສຶກສາຫຼາຍໆຄັ້ງ. Wu et al. ລາຍງານ ≈1.6 W/m·K ທີ່ 700 °C ສໍາລັບ Gd₂Zr₂O₇, ໃນຂະນະທີ່ YSZ ວັດແທກ ≈2.3 ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂດຽວກັນ. Shen et al. ໝາຍເຫດ “1.0–1.8 W/m·K ທີ່ 1000°C”. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ການນໍາຂອງ YSZ ຢູ່ທີ່ 1000 °C ໂດຍປົກກະຕິແມ່ນປະມານ 2–3 W/m·K. ໃນຄໍາສັບປະຈໍາວັນ, ຈິນຕະນາການສອງກະເບື້ອງ insulation ສຸດເຕົາຮ້ອນ: ອັນທີ່ມີ GdZr₂O₇ ເຮັດໃຫ້ດ້ານຫລັງເຢັນຫຼາຍກ່ວາກະເບື້ອງ YSZ ທີ່ມີຄວາມຫນາດຽວກັນ.
ເປັນຫຍັງ Gd₂Zr₂O₇ ຈຶ່ງຕໍ່າກວ່າຫຼາຍ? ໂຄງປະກອບການໄປເຊຍກັນຂອງມັນ impedes ການໄຫຼຄວາມຮ້ອນ. ທາດອົກຊີເຈນທີ່ຫວ່າງຢູ່ໃນແຕ່ລະຫ້ອງ phonons ກະແຈກກະຈາຍ (ຕົວນໍາຄວາມຮ້ອນ), ແລະນໍ້າໜັກປະລໍາມະນູຂອງ gadolinium ເຮັດໃຫ້ເກີດການສັ່ນສະເທືອນຂອງເສັ້ນດ່າງ. ດັ່ງທີ່ແຫຼ່ງຫນຶ່ງອະທິບາຍ, "ຄວາມຫວ່າງຂອງອົກຊີເຈນເຮັດໃຫ້ການກະແຈກກະຈາຍຂອງ phonon ເພີ່ມຂຶ້ນແລະຫຼຸດລົງການນໍາຄວາມຮ້ອນ". ຜູ້ຜະລິດຂຸດຄົ້ນຊັບສິນນີ້: ບັນທຶກລາຍການຂອງ Epomaterial GdZr₂O₇ ຖືກນໍາໃຊ້ໃນການເຄືອບປ້ອງກັນຄວາມຮ້ອນທີ່ສີດພົ່ນ plasma ໂດຍສະເພາະເນື່ອງຈາກວ່າມັນຕ່ໍາ κ. ໂດຍເນື້ອແທ້ແລ້ວ, ໂຄງປະກອບການຈຸລະພາກຂອງມັນໃສ່ກັບດັກຄວາມຮ້ອນພາຍໃນ, ປົກປ້ອງໂລຫະທີ່ຕິດພັນ.
Thermal Barrier Coatings (TBCs) ແລະຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ
ການເຄືອບປ້ອງກັນຄວາມຮ້ອນແມ່ນຊັ້ນເຊລາມິກທີ່ໃຊ້ກັບພາກສ່ວນໂລຫະທີ່ປະເຊີນກັບອາຍແກັສຮ້ອນ (ເຊັ່ນ: ແຜ່ນໃບຄ້າຍຄື turbine). ໂດຍການສະທ້ອນແລະ insulating ຕ້ານຄວາມຮ້ອນ, TBCs ອະນຸຍາດໃຫ້ເຄື່ອງຈັກແລະ turbines ເຮັດວຽກຢູ່ໃນອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນໂດຍບໍ່ມີການ melting. Gadolinium zirconate ໄດ້ກາຍເປັນວັດສະດຸ TBC ລຸ້ນຕໍ່ໄປ, ເສີມ ຫຼືປ່ຽນແທນ YSZ ໃນເງື່ອນໄຂທີ່ຮ້າຍກາດ. ເຫດຜົນສໍາຄັນປະກອບມີຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະ insulation ຂອງມັນ:
ປະສິດທິພາບອຸນຫະພູມສູງສຸດ:ການປ່ຽນໄລຍະ pyrochlore-to-fluorite ຂອງ Gd₂Zr₂O₇ ເກີດຂຶ້ນໃກ້ໆ.1530 °Cສູງກວ່າ YSZ ຂອງ ~1200 °C. ນີ້ຫມາຍຄວາມວ່າການເຄືອບ GdZr₂O₇ຍັງຄົງ intact ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມ scorching ຂອງພາກສ່ວນຮ້ອນ turbine ທີ່ທັນສະໄຫມ.
ຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການກັດກ່ອນຄວາມຮ້ອນ:ການທົດສອບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ zirconates ທີ່ຫາຍາກເຊັ່ນ GdZr₂O₇ ປະຕິກິລິຍາກັບສິ່ງເສດເຫຼືອຂອງເຄື່ອງຈັກ molten (ອັນທີ່ເອີ້ນວ່າ CMAS: calcium-magnesium-alumino-silicate) ເພື່ອສ້າງເປັນປະທັບຕາໄປເຊຍກັນທີ່ຫມັ້ນຄົງ, ປ້ອງກັນການແຊກຊຶມເລິກ. ນີ້ແມ່ນເລື່ອງໃຫຍ່ໃນເຄື່ອງຈັກ jet ທີ່ບິນຜ່ານຂີ້ເຖົ່າພູໄຟ ຫຼືດິນຊາຍ.
ການເຄືອບຊັ້ນ:ວິສະວະກອນມັກຈະຈັບຄູ່ GdZr₂O₇ ກັບ YSZ ໃນ stack ຫຼາຍຊັ້ນ. ຕົວຢ່າງ, ຊັ້ນໃຕ້ດິນ YSZ ບາງໆສາມາດປ້ອງກັນການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນໄດ້, ໃນຂະນະທີ່ຊັ້ນເທິງຂອງ GdZr₂O₇ ສະຫນອງການສນວນ ແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງທີ່ດີກວ່າ. TBCs "ຊັ້ນສອງ" ດັ່ງກ່າວສາມາດຂຸດຄົ້ນສິ່ງທີ່ດີທີ່ສຸດຂອງທັງສອງວັດສະດຸ.
ແອັບພລິເຄຊັນ:ເນື່ອງຈາກລັກສະນະເຫຼົ່ານີ້, GdZr₂O₇ແມ່ນເຫມາະສົມສໍາລັບເຄື່ອງຈັກໃນຍຸກຕໍ່ໄປແລະອົງປະກອບຂອງອາວະກາດ. ຜູ້ຜະລິດເຄື່ອງຈັກ jet ແລະນັກອອກແບບບັ້ງໄຟມີຄວາມສົນໃຈໃນມັນ, ນັບຕັ້ງແຕ່ຄວາມທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນຫມາຍຄວາມວ່າ thrust ແລະປະສິດທິພາບທີ່ດີກວ່າ. ໃນ turbine ອາຍແກັສສໍາລັບໂຮງງານໄຟຟ້າ (ລວມທັງເຄື່ອງທີ່ຈັບຄູ່ກັບແຫຼ່ງພະລັງງານທົດແທນ), ການນໍາໃຊ້ການເຄືອບ GdZr₂O₇ ສາມາດບີບພະລັງງານຫຼາຍຈາກນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟດຽວກັນ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ອົງການ NASA ສັງເກດວ່າເພື່ອບັນລຸ "ອຸນຫະພູມທີ່ສູງຂຶ້ນທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກກັງຫັນອາຍແກັສ", YSZ ແມ່ນບໍ່ພຽງພໍ, ແລະວັດສະດຸເຊັ່ນ gadolinium zirconate ໄດ້ຖືກສຶກສາແທນ.
ເຖິງແມ່ນວ່ານອກ ເໜືອ ຈາກ turbines, ລະບົບໃດ ໜຶ່ງ ທີ່ຕ້ອງການປ້ອງກັນຄວາມຮ້ອນໃນອຸນຫະພູມທີ່ຮຸນແຮງສາມາດໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດ. ນີ້ຮວມເຖິງພາຫະນະການບິນທີ່ມີສຽງສູງ, ເຄື່ອງຈັກລົດຍົນທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ, ແລະແມ່ນແຕ່ການທົດລອງເຄື່ອງຮັບພະລັງງານຄວາມຮ້ອນຈາກແສງຕາເວັນທີ່ແສງແດດເຂັ້ມຂຸ້ນເຖິງຄວາມຮ້ອນສູງ. ໃນແຕ່ລະກໍລະນີ, ເປົ້າຫມາຍແມ່ນຄືກັນ:insulate ພາກສ່ວນຮ້ອນເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບໂດຍລວມ. insulation ທີ່ດີກວ່າຫມາຍຄວາມວ່າຕ້ອງການຄວາມເຢັນຫນ້ອຍ, radiators ຂະຫນາດນ້ອຍ, ການອອກແບບສີມ້ານ, ແລະສໍາຄັນ, ການເຜົາໄຫມ້ນໍ້າມັນຫນ້ອຍລົງຫຼືໃຊ້ພະລັງງານ input ຫນ້ອຍ.
ຄວາມຍືນຍົງ ແລະປະສິດທິພາບພະລັງງານ
ດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມຂອງgadolinium zirconateມາຈາກບົດບາດຂອງຕົນໃນປັບປຸງປະສິດທິພາບ ແລະຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງເສດເຫຼືອ. ໂດຍການໃຫ້ເຄື່ອງຈັກ ແລະ ກັງຫັນເຮັດວຽກຮ້ອນຂຶ້ນ ແລະ ມີຄວາມໝັ້ນຄົງກວ່າ, ການເຄືອບ GdZr₂O₇ ປະກອບສ່ວນໂດຍກົງໃນການເຜົາຜານນໍ້າມັນໜ້ອຍລົງເພື່ອຜົນຜະລິດດຽວກັນ. ມະຫາວິທະຍາໄລ Virginia ເນັ້ນຫນັກວ່າການປັບປຸງ TBCs ເຮັດໃຫ້ "ການເຜົາໄຫມ້ນໍ້າມັນຫນ້ອຍລົງເພື່ອສ້າງພະລັງງານໃນປະລິມານດຽວກັນ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ ... ການປ່ອຍອາຍພິດເຮືອນແກ້ວຫຼຸດລົງ". ໃນຄໍາສັບທີ່ງ່າຍກວ່າ, ທຸກໆເປີເຊັນຂອງປະສິດທິພາບທີ່ໄດ້ຮັບສາມາດແປເປັນໂຕນຂອງ CO₂ ທີ່ບັນທຶກໄວ້ຕະຫຼອດຊີວິດຂອງເຄື່ອງຈັກ.
ພິຈາລະນາເປັນສາຍການບິນ: ຖ້າຫາກວ່າກັງຫັນຂອງຕົນປະຕິບັດການ 3-5% ປະສິດທິພາບ, ການປະຢັດນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟ (ແລະການຫຼຸດຜ່ອນການປ່ອຍອາຍພິດ) ໃນໄລຍະຫຼາຍພັນຂອງການບິນແມ່ນມີຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ. ເຊັ່ນດຽວກັນ, ໂຮງງານໄຟຟ້າ - ແມ່ນແຕ່ອາຍແກັສທໍາມະຊາດທີ່ເຜົາໄຫມ້ - ໄດ້ຮັບຜົນປະໂຫຍດຍ້ອນວ່າພວກເຂົາສາມາດຜະລິດໄຟຟ້າໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນຈາກນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟແຕ່ລະແມັດກ້ອນ. ໃນເວລາທີ່ຕາຂ່າຍໄຟຟ້າປະສົມກັບພະລັງງານທົດແທນທີ່ມີການສໍາຮອງ turbine, ການມີ turbine ປະສິດທິພາບສູງເຮັດໃຫ້ຄວາມຕ້ອງການສູງສຸດຂອງນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟທີ່ເພີ່ມຫນ້ອຍ.
ໃນດ້ານຜູ້ບໍລິໂພກ, ສິ່ງໃດແດ່ທີ່ຍືດອາຍຸເຄື່ອງຈັກຫຼືຫຼຸດຜ່ອນການບໍາລຸງຮັກສາຍັງມີຜົນກະທົບດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມ. TBCs ທີ່ມີປະສິດຕິພາບສູງສາມາດຍືດອາຍຸຂອງສ່ວນທີ່ຮ້ອນ, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າການທົດແທນຫນ້ອຍແລະສິ່ງເສດເຫຼືອອຸດສາຫະກໍາຫນ້ອຍ. ແລະຈາກທັດສະນະຄວາມຍືນຍົງ, GdZr₂O₇ຕົວຂອງມັນເອງມີຄວາມຫມັ້ນຄົງທາງເຄມີ (ມັນຈະບໍ່ corrode ໄດ້ງ່າຍຫຼືປ່ອຍອາຍພິດ), ແລະວິທີການຜະລິດໃນປະຈຸບັນອະນຸຍາດໃຫ້ນໍາມາໃຊ້ໃຫມ່ຂອງຜົງເຊລາມິກທີ່ບໍ່ໄດ້ນໍາໃຊ້. (ແນ່ນອນ, gadolinium ເປັນແຜ່ນດິນທີ່ຫາຍາກ, ດັ່ງນັ້ນການສະຫນອງທີ່ມີຄວາມຮັບຜິດຊອບແລະການນໍາມາໃຊ້ໃຫມ່ແມ່ນສໍາຄັນ. ແຕ່ນີ້ແມ່ນຄວາມຈິງສໍາລັບວັດສະດຸເຕັກໂນໂລຢີສູງທັງຫມົດ, ແລະອຸດສາຫະກໍາຈໍານວນຫຼາຍມີການຄວບຄຸມລະບົບຕ່ອງໂສ້ການສະຫນອງສໍາລັບສິ່ງທີ່ຫາຍາກ.)
ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃນ Green Technologies
ເຄື່ອງຈັກຍົນ ແລະເຮືອບິນລຸ້ນຕໍ່ໄປ:ເຄື່ອງຈັກ jet ທີ່ທັນສະ ໄໝ ແລະໃນອະນາຄົດມີຈຸດປະສົງເພື່ອໃຫ້ອຸນຫະພູມການເຜົາໃຫມ້ສູງຂື້ນເລື້ອຍໆເພື່ອປັບປຸງອັດຕາສ່ວນແຮງດັນຕໍ່ນ້ ຳ ໜັກ ແລະການປະຫຍັດນໍ້າມັນ. GdZr₂O₇ຄວາມຫມັ້ນຄົງສູງແລະຕ່ໍາ κສະຫນັບສະຫນູນເປົ້າຫມາຍນີ້ໂດຍກົງ. ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ເຮືອບິນທະຫານທີ່ກ້າວຫນ້າແລະເຮືອບິນ supersonic ການຄ້າທີ່ສະເຫນີສາມາດເຫັນຜົນກໍາໄລຈາກ GdZr₂O₇ TBCs.
ເຄື່ອງຈັກອາຍແກັສອຸດສາຫະກຳ ແລະພະລັງງານ:ອຸປະໂພກຕ່າງໆໃຊ້ turbine ອາຍແກັສຂະຫນາດໃຫຍ່ສໍາລັບພະລັງງານສູງສຸດແລະສໍາລັບພືດວົງຈອນລວມ. ການເຄືອບ GdZr₂O₇ ຊ່ວຍໃຫ້ກັງຫັນເຫຼົ່ານີ້ສາມາດສະກັດພະລັງງານໄດ້ຫຼາຍຂຶ້ນຈາກການປ້ອນນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟແຕ່ລະອັນ, ຊຶ່ງຫມາຍຄວາມວ່າມີເມກາວັດຫຼາຍຂຶ້ນດ້ວຍນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟດຽວກັນ ຫຼືເມກາວັດດຽວກັນທີ່ມີນໍ້າມັນຫນ້ອຍລົງ. ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງປະສິດທິພາບນີ້ຈະຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນ CO₂ ຕໍ່ MWh ຂອງໄຟຟ້າ.
ຍານອາວະກາດ (ຍານອາວະກາດ ແລະ ຍານພາຫານະທີ່ສົ່ງຄືນ):ຍານອະວະກາດ ແລະລູກບັ້ງໄຟປະສົບກັບອາການບວມ ແລະ ຄວາມຮ້ອນເປີດຕົວ. ໃນຂະນະທີ່ GdZr₂O₇ ບໍ່ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນພື້ນຜິວທັງຫມົດເຫຼົ່ານີ້, ມັນໄດ້ຖືກສຶກສາສໍາລັບການນໍາໃຊ້ໃນການເຄືອບຍານພາຫະນະ hypersonic ແລະ nozzles ເຄື່ອງຈັກສໍາລັບພາກສ່ວນທີ່ມີອຸນຫະພູມສູງຫຼາຍ. ການປັບປຸງໃດໆສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການຄວາມເຢັນຫຼືຄວາມກົດດັນຂອງວັດສະດຸ.
ລະບົບພະລັງງານສີຂຽວ:ໃນໂຮງງານໄຟຟ້າຄວາມຮ້ອນຈາກແສງຕາເວັນ, ກະຈົກສຸມໃສ່ແສງແດດໃສ່ເຄື່ອງຮັບທີ່ສູງເຖິງ 1000+ °C. ການເຄືອບເຄື່ອງຮັບເຫຼົ່ານີ້ດ້ວຍເຊລາມິກຕ່ໍາ κເຊັ່ນ GdZr₂O₇ສາມາດປັບປຸງການສນວນກັນໄດ້, ເຮັດໃຫ້ການແປງແສງຕາເວັນເປັນໄຟຟ້າປະສິດທິພາບເລັກນ້ອຍ. ນອກຈາກນີ້, ເຄື່ອງປັ່ນໄຟຟ້າຄວາມຮ້ອນແບບທົດລອງ (ເຊິ່ງປ່ຽນຄວາມຮ້ອນໂດຍກົງເປັນໄຟຟ້າ) ມີປະໂຫຍດຖ້າດ້ານຮ້ອນຂອງພວກມັນຮ້ອນຂຶ້ນ.
ໃນກໍລະນີທັງຫມົດເຫຼົ່ານີ້, ໄດ້ຜົນກະທົບຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມມາຈາກການໃຊ້ພະລັງງານຫນ້ອຍ (ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟຫຼືພະລັງງານ) ສໍາລັບວຽກດຽວກັນ. ປະສິດທິພາບສູງກວ່າສະເຫມີຫມາຍເຖິງຄວາມຮ້ອນຂອງສິ່ງເສດເຫຼືອຕ່ໍາແລະດັ່ງນັ້ນການປ່ອຍອາຍພິດຫນ້ອຍລົງສໍາລັບຜົນຜະລິດທີ່ໄດ້ຮັບ. ດັ່ງທີ່ນັກວິທະຍາສາດວັດສະດຸຄົນ ໜຶ່ງ ວາງໄວ້, ວັດສະດຸ TBC ທີ່ດີກວ່າເຊັ່ນ gadolinium zirconate ແມ່ນກຸນແຈ ສຳ ຄັນຕໍ່ "ອະນາຄົດຂອງພະລັງງານທີ່ຍືນຍົງກວ່າ" ໂດຍການເຮັດໃຫ້ turbines ແລະເຄື່ອງຈັກເຮັດວຽກເຢັນ, ດົນກວ່າ, ແລະເຮັດວຽກທີ່ມີປະສິດທິພາບຫຼາຍ.
ຈຸດເດັ່ນທາງດ້ານວິຊາການ
ການປະສົມປະສານຂອງຄຸນສົມບັດຂອງ Gadolinium zirconate ແມ່ນເປັນເອກະລັກ. ເພື່ອສະຫຼຸບບາງຂໍ້ເທັດຈິງທີ່ໂດດເດັ່ນ:
ຕ່ໍາ κ, ຈຸດ melting ສູງ:ຈຸດລະລາຍຂອງມັນແມ່ນ ~ 2570 ° C, ແຕ່ອຸນຫະພູມທີ່ເປັນປະໂຫຍດຂອງມັນແມ່ນຈໍາກັດໂດຍຄວາມຫມັ້ນຄົງໄລຍະ (~1500 ° C). ເຖິງແມ່ນວ່າດີຕ່ໍາກວ່າການລະລາຍ, ມັນຍັງຄົງເປັນ insulator ທີ່ດີເລີດ.
ໂຄງປະກອບການໄປເຊຍກັນ:ມັນມີpyrochlorelattice (ກຸ່ມຊ່ອງ Fd3m) ທີ່ກາຍເປັນfluorite ຜິດປົກກະຕິຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມສູງ. ການປ່ຽນແປງທີ່ຖືກສັ່ງໃຫ້ເປັນລະບຽບບໍ່ເປັນລະບຽບນີ້ບໍ່ໄດ້ຫຼຸດຜ່ອນການປະຕິບັດຈົນກ່ວາ 1200-1500 ° C.
ການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນ:GdZr₂O₇ ມີຄ່າສໍາປະສິດການຂະຫຍາຍຄວາມຮ້ອນສູງກວ່າ YSZ. ນີ້ສາມາດເປັນປະໂຫຍດໂດຍການຈັບຄູ່ໂລຫະຍ່ອຍທີ່ດີຂຶ້ນແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມສ່ຽງຕໍ່ຮອຍແຕກໃນການໃຫ້ຄວາມຮ້ອນ.
ຄຸນສົມບັດກົນຈັກ:ໃນຖານະທີ່ເປັນເຊລາມິກທີ່ເສື່ອມ, ມັນບໍ່ເຄັ່ງຄັດໂດຍສະເພາະ – ດັ່ງນັ້ນການເຄືອບມັກຈະໃຊ້ມັນປະສົມປະສານ (ເຊັ່ນ: ຊັ້ນເທິງບາງໆ GdZr₂O₇ ໃນໄລຍະພື້ນຖານທີ່ເຄັ່ງຄັດກວ່າ).
ການຜະລິດ:GdZr₂O₇ TBCs ສາມາດນໍາໃຊ້ໄດ້ໂດຍວິທີການມາດຕະຖານ (ການສີດພົ່ນໃນບັນຍາກາດ, ການສີດພົ່ນຢາ suspension plasma, EB-PVD). ຜູ້ສະຫນອງເຊັ່ນ Epomaterial ສະເຫນີຝຸ່ນ GdZr₂O₇ ອອກແບບໂດຍສະເພາະສໍາລັບການສີດພົ່ນ plasma.
ລາຍລະອຽດດ້ານວິຊາການເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນມີຄວາມສົມດູນໂດຍການເຂົ້າເຖິງ: ໃນຂະນະທີ່ gadolinium ແລະ zirconium ເປັນອົງປະກອບ "rar-earth", oxide ຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນ inert ທາງເຄມີແລະປອດໄພທີ່ຈະຈັດການກັບການນໍາໃຊ້ອຸດສາຫະກໍາປົກກະຕິ. (ຕ້ອງລະມັດລະວັງສະເໝີເພື່ອຫຼີກລ່ຽງການສູດດົມຜົງລະອຽດ, ແຕ່ Gd₂Zr₂O₇ ຈະບໍ່ເປັນອັນຕະລາຍຫຼາຍກ່ວາເຊລາມິກ oxide ອື່ນໆ.)
ສະຫຼຸບ
Zirconate gadolinium(Gd₂Zr₂O₇) ເປັນວັດສະດຸເຊລາມິກຊັ້ນນໍາທີ່ປະສົມປະສານຄວາມທົນທານຂອງອຸນຫະພູມສູງກັບການນໍາຄວາມຮ້ອນຕ່ໍາເປັນພິເສດ. ຄຸນນະພາບເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການເຄືອບປ້ອງກັນຄວາມຮ້ອນແບບພິເສດໃນອາວະກາດ, ການຜະລິດພະລັງງານ, ແລະການນໍາໃຊ້ຄວາມຮ້ອນສູງອື່ນໆ. ໂດຍການເຮັດໃຫ້ອຸນຫະພູມການເຮັດວຽກທີ່ສູງຂຶ້ນແລະການປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກ, gadolinium zirconate ປະກອບສ່ວນໂດຍກົງຕໍ່ການປະຫຍັດພະລັງງານແລະການຫຼຸດຜ່ອນການປ່ອຍອາຍພິດ - ເປົ້າຫມາຍຂອງເຕັກໂນໂລຢີທີ່ຍືນຍົງ. ໃນການຂັບເຄື່ອນສໍາລັບເຄື່ອງຈັກສີຂຽວແລະ turbines, ວັດສະດຸເຊັ່ນ GdZr₂O₇ ມີບົດບາດສໍາຄັນ: ພວກມັນອະນຸຍາດໃຫ້ພວກເຮົາຍູ້ການຈໍາກັດການປະຕິບັດໃນຂະນະທີ່ການຕັດສະພາບແວດລ້ອມຂອງພວກເຮົາ.
ສໍາລັບວິສະວະກອນແລະນັກວິທະຍາສາດວັດສະດຸ, gadolinium zirconate ແມ່ນມີມູນຄ່າເບິ່ງ. ການນໍາຄວາມຮ້ອນຂອງມັນ (ປະມານ 1–2 W/m·K ຢູ່ທີ່ ~ 1000 ° C) ແມ່ນຕໍ່າສຸດສໍາລັບເຊລາມິກໃດກໍ່ຕາມ, ແຕ່ມັນສາມາດທົນທານຕໍ່ອຸນຫະພູມທີ່ຮຸນແຮງຂອງ turbines ຮຸ່ນຕໍ່ໄປ. ຜູ້ສະຫນອງ (ລວມທັງ Epomaterialzirconate gadolinium (GZO) 99.9%ຜະລິດຕະພັນ) ແມ່ນແລ້ວການສະຫນອງອຸປະກອນການນີ້ສໍາລັບການເຄືອບສີດຄວາມຮ້ອນ, ຊີ້ໃຫ້ເຫັນເຖິງການຂະຫຍາຍຕົວຂອງການນໍາໃຊ້ອຸດສາຫະກໍາ. ໃນຂະນະທີ່ຄວາມຕ້ອງການເພີ່ມຂຶ້ນສໍາລັບລະບົບການບິນແລະພະລັງງານທີ່ສະອາດ, ຄວາມສົມດູນທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງ gadolinium zirconate - insulating ຄວາມຮ້ອນໃນຂະນະທີ່ທົນທານ - ແມ່ນແທ້ສິ່ງທີ່ຕ້ອງການ.
ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ:ການສຶກສາທີ່ທົບທວນຄືນຈາກໝູ່ເພື່ອນ ແລະສິ່ງພິມໃນອຸດສາຫະກຳກ່ຽວກັບ pyrochlores ທີ່ຫາຍາກ ແລະ TBCs. (ລາຍການຜະລິດຕະພັນຂອງ Epomaterial ສໍາລັບ Gd₂Zr₂O₇ ສະຫນອງຂໍ້ມູນຈໍາເພາະຂອງວັດສະດຸ.) ສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ຢືນຢັນຄ່າການນໍາຄວາມຮ້ອນຕ່ໍາແລະຊີ້ໃຫ້ເຫັນຂໍ້ໄດ້ປຽບຄວາມຍືນຍົງຂອງວັດສະດຸ TBC ຂັ້ນສູງ.
ເວລາປະກາດ: ມິຖຸນາ-04-2025