علم سرامیک

سرامیک های شفاف، قهوه ای دید را بهتر می کنند

به دلیل اینکه سرامیک ها انواع مشخصی از طول موج های الکترومغناطیس را از خود عبور می دهند ( که این طول موج ها می توانند در گستره ی طیف سفید و یا انواع دیگر از طول موج های الکترومغناطیس باشد) می توان از آنها در ساخت کلاهک رادارهای مادون قرمز، محافظ سنسور (Protection Sensor) و پنجره های چندین طیفی (multi- spectral windows)، استفاده کرد. علاوه بر این خواص نوری، سرامیک ها مقاومت در برابر سایش مطلوب، استحکام و پایداری گرمایی خوبی نیز دارد. نوع خاصی از شیشه – سرامیک ها توانایی برآورده سازی احتیاجات پنجره های الکترومغناطیس مورد استفاده در گلوله های توپخانه را دارند که علت این امر خواص الکتریکی مطلوب این ماده و سازگاری با دماهای بالاست. (شکل ۲)

از سیلیسیم نیترید (یک سرامیک غیر اکسیدی) برای ساخت پوشش های راداری پرتابه ها استفاده می شود که این ماده مخصوصاً برای ساخت پوشش های راداری پرتابه ها استفاده شده است و جزء جدیدترین تکنولوژی های پدافند هوایی مورد استفاده است. علت استفاده کردن از آن استحکام مکانیکی مناسب و خواص دی الکتریک این ماده است. این ماده اجازه می دهد تا امواج ماکروویو و دیگر انرژی ها از داخلشان عبور کرده تا رادار بتواند اهداف درحال نزدیک شدن را رهگیری کند.
استحکام این ماده اجازه می دهد تا سیستم های پرتابه در برابر ایروژن و دمای بالایی که در طی پرواز در جو و با سرعت های واقعاً بالا بوجود می آید مقاومت کنند. همچنین توسعه ی پنجره های مادون قرمزی که در حال انجام است که در این پنجره ها از نانوکریستال های اکسید ایتریم برای کاربردهای پرتابه ای، استفاده می شود.
بهبود خواص شیشه ها و شیشه- سرامیک ها، برای تولید شیشه های زره مانند با عملکرد بالستیک مطلوب، مطرح شده است. شیشه ها را می توان در اندازه های بزرگ و دارای انحنا ساخت و می توان از آنها برای بهبود عملکرد بالستیک استفاده کرد. برای رسیدن به این اهداف یک شیشه ی فیوزد سیلیکایی انتخاب خوبی است. مواد شفاف دیگری نیز برای تولید شیشه های محافظ پنجره ها (windshields) ، پوشش های محافظ منبع احتراق (blast shields) و محافظ سنسورهای هواپیما (Sensor Protection) استفاده شود. یک نوع ماده ی سرامیکی که اسپینل (منیزیم آلومینات) نامیده می شود خواص نوری ممتازی در ناحیه ی مادون قرمز دارد که باعث می شود از این ماده در سنسورها (جاهایی که خواص جذبی محافظین سنسورها بسیار مهم است) استفاده می شود.

بهبود راندمان موتور توربینی (turbine engine)

هلی کوپترهای نظامی در آینده می توانند دورتر پرواز کنند و همچنین بار بیشتری حمل کنند. و همه ی این توانمندی ها را مدیون علم سرامیک هستند. (شکل ۳)

بازده موثر موتورهای توربینی با استفاده از کامپوزیت های زمینه سرامیک و پوشش های محافظ (به خاطر سازگاری گرمایی بالایشان)، بالا برده می شود. سرامیک ها پتانسیل کار در دماهای بالای ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد را با کمترین خنک سازی (یا بدون خنک سازی) دارند. همچنین کامپوزیت ها ۳۰-۵۰ درصد آلیاژهای فلزی که هم اکنون مورد استفاده قرار می گیرند، سبک ترند.
هنگامی که کامپوزیت های مورد استفاده در محفظه ی احتراق و پره های توربین با مواد سرامیکی پوشش داده شوند، دمای کاردهی تا ۱۶۵ درجه c افزایش می یابد و اجزای محفظه ی احتراق، از ترکیب شدن محافظت می شود. یک روش پوشش دهی که در آن از چندین جزء سرامیکی استفاده می شود، توانسته است پوششی تولید کند که ۳۰۰ ساعت کار در دمای ۱۵۶ درجه cرا تحمل کرده است. این پوشش ها بر پایه ی هافنیم اکسید ساخته شده است.