【据“Tech xplore”网站2024年10月23日报道】美国弗吉尼亚大学主导的研究团队开发出一种新型稀土保护涂层，可使涡轮发动机在更高温度下安全运行，从而提升效率、减少燃料消耗并降低排放。该技术适用于航空发动机和工业发电领域，具有重要的环保和经济意义，该项成果发表在《书面材料》（Scripta Materialia）期刊上。

涡轮发动机通过燃烧燃料旋转叶片，将机械能转化为电能。温度越高，效率越高，但现有的镍基合金和陶瓷复合材料只能耐受1204℃（2200°F）至1414℃（2577°F）的高温，远低于美国能源部提出的1816℃（3300°F）目标。

为解决这一问题，研究团队重新探索了耐火金属合金，这种材料尽管耐高温，但因抗氧化性能差，曾被弃用。研究人员通过采用稀土氧化物涂层，成功提升了合金的抗氧化能力。稀土氧化物具有天然的保护特性，团队优化了钇、铒、镱等稀土元素的组合，开发出单层涂层系统，简化了结构并提高了耐久性。相比多层涂层，单层设计降低了涂层失效的风险。团队还运用计算机模拟和机器学习技术，进一步优化涂层性能，并在高温和蒸汽环境中进行了严格测试。

尽管研究仍需进一步优化，但这一技术为涡轮发动机的高效运作奠定了基础。未来，稀土涂层的广泛应用有望显著提升发动机效率，减少燃料消耗和碳排放，为能源和航空行业带来广泛的经济和环保效益。