نارسانایی گرمایی پوشش‌های نوین سد حرارتی با ساختار لایه‌ای-ستونی

به منظور افزایش عمر کاری و میزان عایق بودن پوشش های سد حرارتی، اخیراً ایجاد ساختارهای لایه ای- ستونی در این پوشش ها مد نظر قرارگرفته است. در این تحقیق با استفاده از مدلی بر پایه نتایج عملی و محاسبات عددی، رفتار هدایت حرارتی پوشش های لایه ای-ستونی پاشش پلاسمایی سوسپانسیونی (sps) با ریزساختار ستونی متراکم، مشخصه‌یابی شده و با پوشش های متداول مانند ریزساختار لایه ای (پاشش حرارتی اتمسفری-aps) و ستونی (ebpvd) مقایسه شده است. مکانیزم های هدایت از طریق پراکندگی فونون عموما در حفرات و فصل مشترک لایه ها برقرار است که به انتقال گاز درون حفرات بستگی دارند. انتقال حرارت تابشی نیز از طریق جرم درون پوشش (فوتون) رخ می‌دهد؛ از این رو هر دو مکانیزم فوق وابستگی شدیدی به ریزساختار و حفرات درون پوشش دارند. بنابراین در پوشش های نانوساختار لایه ای-ستونی به صورت هوشمندانه ای با طراحی ریزساختار و مورفولوژی و نیز راستا و توزیع حفرات می توان هدایت حرارتی را کاهش داد. مزیت ریزساختار لایه ای (aps) نسبت به ستونی (ebpvd) نفوذ بسیار کمتر جریان هوا به درون پوشش، فواصل بین لایه ای در جهت عمود بر راستای انتقال حرارت (افق) و وجود حفرات درون اسپلتی (عموما میکرومتری) است. در حالی که نتایج این تحقیق نشان می دهد مزیت پوشش های نانوساختار لایه ای-ستونی نسبت به پوشش های دیگر علاوه بر حداقل بودن نفوذ گاز به دلیل شکل مخروطی و فشردگی ستون ها، وجود نانو و میکرو حفرات با توزیع یکنواخت درون ستون ها و فواصل افقی بین لایه ها است. از این رو دارای نارسانایی گرمایی بهتری نسبت به پوشش های متداول هستند.