ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್(Gd₂Zr₂O₇), ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಎಂದೂ ಕರೆಯಲ್ಪಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಅಪರೂಪದ-ಭೂಮಿಯ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಆಗಿದ್ದು, ಅದರ ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ಅಸಾಧಾರಣ ಉಷ್ಣ ಸ್ಥಿರತೆಗೆ ಮೌಲ್ಯಯುತವಾಗಿದೆ. ಸರಳವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ "ಸೂಪರ್-ಇನ್ಸುಲೇಟರ್" ಆಗಿದೆ - ಶಾಖವು ಅದರ ಮೂಲಕ ಸುಲಭವಾಗಿ ಹರಿಯುವುದಿಲ್ಲ. ಈ ಗುಣವು ಎಂಜಿನ್ ಮತ್ತು ಟರ್ಬೈನ್ ಘಟಕಗಳನ್ನು ತೀವ್ರ ಶಾಖದಿಂದ ರಕ್ಷಿಸುವ ಉಷ್ಣ ತಡೆಗೋಡೆ ಲೇಪನಗಳಿಗೆ (TBCs) ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಜಗತ್ತು ಶುದ್ಧ, ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಶಕ್ತಿಯತ್ತ ಸಾಗುತ್ತಿದ್ದಂತೆ, ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್‌ನಂತಹ ವಸ್ತುಗಳು ಗಮನ ಸೆಳೆಯುತ್ತಿವೆ: ಅವು ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಬಿಸಿಯಾಗಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತವೆ, ಕಡಿಮೆ ಇಂಧನವನ್ನು ಸುಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿತಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ.
ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ ಎಂದರೇನು?
ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ, ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ ಒಂದು ಪೈರೋಕ್ಲೋರ್-ರಚನಾತ್ಮಕ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಆಗಿದೆ: ಇದು ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ (Gd) ಮತ್ತು ಜಿರ್ಕೋನಿಯಮ್ (Zr) ಕ್ಯಾಟಯಾನುಗಳನ್ನು ಆಮ್ಲಜನಕದೊಂದಿಗೆ ಮೂರು ಆಯಾಮದ ಜಾಲರಿಯಲ್ಲಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದರ ಸೂತ್ರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ Gd₂Zr₂O₇ (ಅಥವಾ ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ Gd₂O₃·ZrO₂) ಎಂದು ಬರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಕ್ರಮಬದ್ಧ ಸ್ಫಟಿಕ (ಪೈರೋಕ್ಲೋರ್) ಅತಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (~1530 °C) ಹೆಚ್ಚು ಅಸ್ತವ್ಯಸ್ತವಾಗಿರುವ ಫ್ಲೋರೈಟ್ ರಚನೆಯಾಗಿ ರೂಪಾಂತರಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಮುಖ್ಯವಾಗಿ, ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಸೂತ್ರ ಘಟಕವು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಖಾಲಿತನವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ - ಕಾಣೆಯಾದ ಆಮ್ಲಜನಕ ಪರಮಾಣು - ಇದು ಶಾಖ-ಸಾಗಿಸುವ ಫೋನಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಲವಾಗಿ ಚದುರಿಸುತ್ತದೆ. ಆ ರಚನಾತ್ಮಕ ಚಮತ್ಕಾರವು ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ ಹೆಚ್ಚು ಸಾಮಾನ್ಯ ಸೆರಾಮಿಕ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಶಾಖವನ್ನು ನಡೆಸುವುದಕ್ಕೆ ಒಂದು ಕಾರಣವಾಗಿದೆ.
ಎಪೋಮೆಟೀರಿಯಲ್ ಮತ್ತು ಇತರ ಪೂರೈಕೆದಾರರು ಹೆಚ್ಚಿನ ಶುದ್ಧತೆಯ Gd₂Zr₂O₇ ಪುಡಿಯನ್ನು (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 99.9% ಶುದ್ಧ, CAS 11073-79-3) ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ TBC ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗಾಗಿ ತಯಾರಿಸುತ್ತಾರೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಎಪೋಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ನ ಉತ್ಪನ್ನ ಪುಟವು ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ-ಸ್ಪ್ರೇ TBC ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ "ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ ಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಆಕ್ಸೈಡ್-ಆಧಾರಿತ ಸೆರಾಮಿಕ್" ಅನ್ನು ಹೈಲೈಟ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ ವಿವರಣೆಗಳು ಅದರ ಕಡಿಮೆ-κ ಲಕ್ಷಣವು ಅದರ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕೆ ಕೇಂದ್ರವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಒತ್ತಿಹೇಳುತ್ತವೆ. (ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, "ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ (GZO)" ಪುಡಿಗಾಗಿ ಎಪೋಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ನ ಪಟ್ಟಿಯು ಅದನ್ನು ಬಿಳಿ, ಆಕ್ಸೈಡ್-ಆಧಾರಿತ ಥರ್ಮಲ್ ಸ್ಪ್ರೇ ವಸ್ತುವಾಗಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.)
ಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ ಏಕೆ ಮುಖ್ಯ?
ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ (κ) ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನ ಮೂಲಕ ಶಾಖವು ಎಷ್ಟು ಸುಲಭವಾಗಿ ಹರಿಯುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅಳೆಯುತ್ತದೆ. ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್‌ನ κ ಸೆರಾಮಿಕ್‌ಗೆ ಆಶ್ಚರ್ಯಕರವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಎಂಜಿನ್ ತರಹದ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ. ಸುಮಾರು 1000 °C ನಲ್ಲಿ 1–2 W·m⁻¹·K⁻¹ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ವರದಿ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಸಂದರ್ಭಕ್ಕಾಗಿ, ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಯಟ್ರಿಯಾ-ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸಿದ ಜಿರ್ಕೋನಿಯಾ (YSZ) - ದಶಕಗಳಷ್ಟು ಹಳೆಯದಾದ TBC ಮಾನದಂಡ - ಇದೇ ರೀತಿಯ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 2–3 W·m⁻¹·K⁻¹ ಆಗಿದೆ. ಒಂದು ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ವು ಮತ್ತು ಇತರರು 700 °C ನಲ್ಲಿ Gd₂Zr₂O₇ ನ ವಾಹಕತೆಯು ~1.6 W·m⁻¹·K⁻¹ ಎಂದು ಕಂಡುಕೊಂಡರು, ಅದೇ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ YSZ ಗೆ ~2.3 ಗೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ. ಮತ್ತೊಂದು ವರದಿಯು ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್‌ಗೆ 1000 °C ನಲ್ಲಿ 1.0–1.8 W·m⁻¹·K⁻¹ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು "YSZ ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ". ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪರಿಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ, ಇದರರ್ಥ GdZr₂O₇ ಪದರವು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸಮಾನವಾದ YSZ ಪದರಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಶಾಖವನ್ನು ಹಾದುಹೋಗಲು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ - ಇದು ನಿರೋಧನಕ್ಕೆ ಒಂದು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಯೋಜನವಾಗಿದೆ.
ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ (Gd₂Zr₂O₇) ನ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಯೋಜನಗಳು:
ಅತಿ ಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ: 700–1000 °C ನಲ್ಲಿ ~1–2 W/m·K, YSZ ಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ.
ಹೆಚ್ಚಿನ ಹಂತದ ಸ್ಥಿರತೆ: ~1500 °C ವರೆಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಇದು YSZ ನ ~1200 °C ಮಿತಿಗಿಂತ ಬಹಳ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ.
ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣೆ: YSZ ಗಿಂತ ತಾಪನದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚು ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಲೇಪನಗಳಲ್ಲಿನ ಒತ್ತಡಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣ ಮತ್ತು ತುಕ್ಕು ನಿರೋಧಕತೆ: ಸ್ಥಿರವಾದ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಹಂತಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ; YSZ ಗಿಂತ ಕರಗಿದ CMAS ನಿಕ್ಷೇಪಗಳನ್ನು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಪ್ರತಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ (ಅಪರೂಪದ-ಭೂಮಿಯ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್‌ಗಳು ಸಿಲಿಕೇಟ್ ನಿಕ್ಷೇಪಗಳೊಂದಿಗೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಹರಳುಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ).
ಪರಿಸರ-ಪರಿಣಾಮ: ಎಂಜಿನ್/ಟರ್ಬೈನ್ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಇಂಧನ ಬಳಕೆ ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ಈ ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಅಂಶಗಳು ಇಂಧನ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಸುಸ್ಥಿರತೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿವೆ. GdZr₂O₇ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ನಿರೋಧಿಸುವುದರಿಂದ, ಎಂಜಿನ್‌ಗಳಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ತಂಪಾಗಿಸುವಿಕೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಬಿಸಿಯಾಗಿ ಚಲಿಸಬಹುದು, ಇದು ನೇರವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಇಂಧನ ಬಳಕೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ವರ್ಜೀನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಅಧ್ಯಯನವು ಗಮನಿಸಿದಂತೆ, ಉತ್ತಮ ಟಿಬಿಸಿ ದಕ್ಷತೆ ಎಂದರೆ "ಅದೇ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಕಡಿಮೆ ಇಂಧನವನ್ನು ಸುಡುವುದು, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ... ಕಡಿಮೆ ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ". ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ ಯಂತ್ರಗಳು ಸ್ವಚ್ಛವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ ವಿವರವಾಗಿ
"ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್‌ನ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ ಏನು?" ಎಂಬ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಶ್ನೆಗೆ ಉತ್ತರಿಸಲು: ಇದು ಸೆರಾಮಿಕ್‌ಗೆ ತುಂಬಾ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ, 700–1000 °C ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಸರಿಸುಮಾರು 1–2 W·m⁻¹·K⁻¹. ಇದನ್ನು ಬಹು ಅಧ್ಯಯನಗಳು ದೃಢಪಡಿಸಿವೆ. ವು ಮತ್ತು ಇತರರು Gd₂Zr₂O₇ ಗೆ 700 °C ನಲ್ಲಿ ≈1.6 W/m·K ಎಂದು ವರದಿ ಮಾಡುತ್ತಾರೆ, ಆದರೆ YSZ ಅದೇ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ≈2.3 ಅನ್ನು ಅಳೆಯುತ್ತದೆ. ಶೆನ್ ಮತ್ತು ಇತರರು "1000 °C ನಲ್ಲಿ 1.0–1.8 W/m·K" ಎಂದು ಗಮನಿಸಿ. ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, 1000 °C ನಲ್ಲಿ YSZ ನ ವಾಹಕತೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸುಮಾರು 2–3 W/m·K ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ದೈನಂದಿನ ಪರಿಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ, ಬಿಸಿ ಒಲೆಯ ಮೇಲೆ ಎರಡು ನಿರೋಧನ ಅಂಚುಗಳನ್ನು ಕಲ್ಪಿಸಿಕೊಳ್ಳಿ: GdZr₂O₇ ಹೊಂದಿರುವ ಒಂದು ಹಿಂಭಾಗವನ್ನು ಅದೇ ದಪ್ಪದ YSZ ಟೈಲ್‌ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ತಂಪಾಗಿರಿಸುತ್ತದೆ.
Gd₂Zr₂O₇ ಏಕೆ ತುಂಬಾ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ? ಇದರ ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆಯು ಅಂತರ್ಗತವಾಗಿ ಶಾಖದ ಹರಿವನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿ ಘಟಕ ಕೋಶದಲ್ಲಿನ ಆಮ್ಲಜನಕದ ಖಾಲಿ ಜಾಗಗಳು ಫೋನಾನ್‌ಗಳನ್ನು (ಶಾಖ ವಾಹಕಗಳು) ಹರಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಂನ ಭಾರೀ ಪರಮಾಣು ತೂಕವು ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಕಂಪನಗಳನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ತಗ್ಗಿಸುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಮೂಲವು ವಿವರಿಸಿದಂತೆ, "ಆಮ್ಲಜನಕದ ಖಾಲಿ ಜಾಗವು ಫೋನಾನ್ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ". ತಯಾರಕರು ಈ ಆಸ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತಾರೆ: ಎಪೋಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ನ ಕ್ಯಾಟಲಾಗ್ ಟಿಪ್ಪಣಿಗಳು GdZr₂O₇ ಅನ್ನು ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ-ಸ್ಪ್ರೇ ಮಾಡಿದ ಉಷ್ಣ ತಡೆಗೋಡೆ ಲೇಪನಗಳಲ್ಲಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಅದರ ಕಡಿಮೆ κ ಕಾರಣದಿಂದ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ, ಅದರ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ರಚನೆಯು ಒಳಗೆ ಶಾಖವನ್ನು ಬಲೆಗೆ ಬೀಳಿಸುತ್ತದೆ, ಆಧಾರವಾಗಿರುವ ಲೋಹವನ್ನು ರಕ್ಷಿಸುತ್ತದೆ.
ಉಷ್ಣ ತಡೆಗೋಡೆ ಲೇಪನಗಳು (ಟಿಬಿಸಿಗಳು) ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು
ಉಷ್ಣ ತಡೆಗೋಡೆ ಲೇಪನಗಳುಬಿಸಿ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸುವ ಲೋಹದ ಭಾಗಗಳಿಗೆ (ಟರ್ಬೈನ್ ಬ್ಲೇಡ್‌ಗಳಂತೆ) ಅನ್ವಯಿಸಲಾದ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಪದರಗಳಾಗಿವೆ. ಶಾಖದ ವಿರುದ್ಧ ಪ್ರತಿಫಲಿಸುವ ಮತ್ತು ನಿರೋಧಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಟಿಬಿಸಿಗಳು ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳು ಕರಗದೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ ಒಂದುಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಟಿಬಿಸಿ ವಸ್ತು, ತೀವ್ರ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ YSZ ಗೆ ಪೂರಕ ಅಥವಾ ಬದಲಿಯಾಗಿ. ಪ್ರಮುಖ ಕಾರಣಗಳಲ್ಲಿ ಅದರ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ನಿರೋಧನ ಸೇರಿವೆ:
ತೀವ್ರ-ತಾಪಮಾನದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆ:Gd₂Zr₂O₇ ನ ಪೈರೋಕ್ಲೋರ್-ಟು-ಫ್ಲೋರೈಟ್ ಹಂತದ ಪರಿವರ್ತನೆಯು ಹತ್ತಿರ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ1530 °C, YSZ ನ ~1200 °C ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು. ಇದರರ್ಥ GdZr₂O₇ ಲೇಪನಗಳು ಆಧುನಿಕ ಟರ್ಬೈನ್ ಬಿಸಿ ವಿಭಾಗಗಳ ಸುಡುವ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿಯೂ ಹಾಗೆಯೇ ಇರುತ್ತವೆ.
ಬಿಸಿ ತುಕ್ಕುಗೆ ಪ್ರತಿರೋಧ:GdZr₂O₇ ನಂತಹ ಅಪರೂಪದ-ಭೂಮಿಯ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್‌ಗಳು ಕರಗಿದ ಎಂಜಿನ್ ಶಿಲಾಖಂಡರಾಶಿಗಳೊಂದಿಗೆ (CMAS ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ: ಕ್ಯಾಲ್ಸಿಯಂ-ಮೆಗ್ನೀಸಿಯಮ್-ಅಲ್ಯೂಮಿನೋ-ಸಿಲಿಕೇಟ್) ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸಿ ಸ್ಥಿರವಾದ ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ ಮುದ್ರೆಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ಆಳವಾದ ಒಳನುಸುಳುವಿಕೆಯನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತವೆ ಎಂದು ಪರೀಕ್ಷೆಗಳು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಜ್ವಾಲಾಮುಖಿ ಬೂದಿ ಅಥವಾ ಮರಳಿನ ಮೂಲಕ ಹಾರುವ ಜೆಟ್ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಇದು ದೊಡ್ಡ ವಿಷಯವಾಗಿದೆ.
ಲೇಯರ್ಡ್ ಲೇಪನಗಳು:ಎಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಹು-ಪದರದ ಸ್ಟ್ಯಾಕ್‌ಗಳಲ್ಲಿ GdZr₂O₇ ಅನ್ನು YSZ ನೊಂದಿಗೆ ಜೋಡಿಸುತ್ತಾರೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ತೆಳುವಾದ YSZ ಅಂಡರ್‌ಲೇಯರ್ ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣೆಯನ್ನು ಬಫರ್ ಮಾಡಬಹುದು, ಆದರೆ GdZr₂O₇ ಮೇಲಿನ ಪದರವು ಉತ್ತಮ ನಿರೋಧನ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ "ಡಬಲ್-ಲೇಯರ್" TBCಗಳು ಎರಡೂ ವಸ್ತುಗಳ ಅತ್ಯುತ್ತಮತೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು.
ಅರ್ಜಿಗಳನ್ನು:ಈ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದಾಗಿ, GdZr₂O₇ ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಏರೋಸ್ಪೇಸ್ ಘಟಕಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ ಸಹಿಷ್ಣುತೆ ಎಂದರೆ ಉತ್ತಮ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ದಕ್ಷತೆ ಎಂದರ್ಥವಾದ್ದರಿಂದ ಜೆಟ್ ಎಂಜಿನ್ ತಯಾರಕರು ಮತ್ತು ರಾಕೆಟ್ ವಿನ್ಯಾಸಕರು ಇದರಲ್ಲಿ ಆಸಕ್ತಿ ಹೊಂದಿದ್ದಾರೆ. ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳಿಗೆ ಗ್ಯಾಸ್ ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ (ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಇಂಧನ ಮೂಲಗಳೊಂದಿಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾದವುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ), GdZr₂O₇ ಲೇಪನಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದರಿಂದ ಅದೇ ಇಂಧನದಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹಿಂಡಬಹುದು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, "ಗ್ಯಾಸ್ ಟರ್ಬೈನ್ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳ ವರ್ಧಿತ ದಕ್ಷತೆಗೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನ"ವನ್ನು ತಲುಪಲು YSZ ಅಸಮರ್ಪಕವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್‌ನಂತಹ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತಿದೆ ಎಂದು NASA ಗಮನಿಸುತ್ತದೆ.
ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳನ್ನು ಮೀರಿ, ತೀವ್ರ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಶಾಖ ರಕ್ಷಣೆ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಯಾವುದೇ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಪ್ರಯೋಜನ ಪಡೆಯಬಹುದು. ಇದರಲ್ಲಿ ಹೈಪರ್‌ಸಾನಿಕ್ ಹಾರಾಟ ವಾಹನಗಳು, ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಆಟೋಮೋಟಿವ್ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ತೀವ್ರ ಶಾಖಕ್ಕೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುವ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಸೌರ ಉಷ್ಣ ವಿದ್ಯುತ್ ಗ್ರಾಹಕಗಳು ಸಹ ಸೇರಿವೆ. ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲೂ, ಗುರಿ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ:ಒಟ್ಟಾರೆ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ಬಿಸಿ ಭಾಗಗಳನ್ನು ನಿರೋಧಿಸಿ.ಉತ್ತಮ ನಿರೋಧನ ಎಂದರೆ ಕಡಿಮೆ ತಂಪಾಗಿಸುವಿಕೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಸಣ್ಣ ರೇಡಿಯೇಟರ್‌ಗಳು, ಹಗುರವಾದ ವಿನ್ಯಾಸಗಳು ಮತ್ತು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ, ಕಡಿಮೆ ಇಂಧನವನ್ನು ಸುಡುವುದು ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ ಇನ್ಪುಟ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸುವುದು.
ಸುಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಇಂಧನ ದಕ್ಷತೆ
ಪರಿಸರದ ಮೇಲುಗೈಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ಅದರ ಪಾತ್ರದಿಂದ ಬರುತ್ತದೆದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು ಮತ್ತು ತ್ಯಾಜ್ಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು. ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳು ಬಿಸಿಯಾಗಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುವ ಮೂಲಕ, GdZr₂O₇ ಲೇಪನಗಳು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಕಡಿಮೆ ಇಂಧನವನ್ನು ಸುಡುವುದಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತವೆ. ವರ್ಜೀನಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯವು ಟಿಬಿಸಿಗಳನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದರಿಂದ "ಅದೇ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಕಡಿಮೆ ಇಂಧನವನ್ನು ಸುಡುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ... ಕಡಿಮೆ ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ" ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಎತ್ತಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಸರಳವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಪಡೆದ ದಕ್ಷತೆಯ ಪ್ರತಿ ಶೇಕಡಾವಾರು ಬಿಂದುವು ಯಂತ್ರದ ಜೀವಿತಾವಧಿಯಲ್ಲಿ ಉಳಿಸಲಾದ ಟನ್‌ಗಳಷ್ಟು CO₂ ಗೆ ಅನುವಾದಿಸಬಹುದು.
ಒಂದು ವಿಮಾನವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ: ಅದರ ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳು 3–5% ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಿದರೆ, ಸಾವಿರಾರು ವಿಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ಇಂಧನ ಉಳಿತಾಯ (ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಕಡಿತ) ಅಗಾಧವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅದೇ ರೀತಿ, ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳು - ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅನಿಲವನ್ನು ಸುಡುವವುಗಳು ಸಹ - ಪ್ರಯೋಜನ ಪಡೆಯುತ್ತವೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಪ್ರತಿ ಘನ ಮೀಟರ್ ಇಂಧನದಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು. ವಿದ್ಯುತ್ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳು ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಇಂಧನವನ್ನು ಟರ್ಬೈನ್ ಬ್ಯಾಕಪ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಸಿದಾಗ, ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆಯ ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದು ಕಡಿಮೆ ಸೇರಿಸಿದ ಪಳೆಯುಳಿಕೆ ಇಂಧನದೊಂದಿಗೆ ಗರಿಷ್ಠ ಬೇಡಿಕೆಯನ್ನು ಸುಗಮಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
ಗ್ರಾಹಕರ ಕಡೆಯಿಂದ, ಎಂಜಿನ್ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಅಥವಾ ನಿರ್ವಹಣೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಯಾವುದೇ ವಸ್ತುವು ಪರಿಸರದ ಮೇಲೂ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಟಿಬಿಸಿಗಳು ಹಾಟ್-ಸೆಕ್ಷನ್ ಭಾಗಗಳ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದು, ಅಂದರೆ ಕಡಿಮೆ ಬದಲಿಗಳು ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಕೈಗಾರಿಕಾ ತ್ಯಾಜ್ಯ. ಮತ್ತು ಸುಸ್ಥಿರತೆಯ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಿಂದ, GdZr₂O₇ ಸ್ವತಃ ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ (ಇದು ಸುಲಭವಾಗಿ ತುಕ್ಕು ಹಿಡಿಯುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ವಿಷಕಾರಿ ಆವಿಗಳನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ), ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತುತ ಉತ್ಪಾದನಾ ವಿಧಾನಗಳು ಬಳಕೆಯಾಗದ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಪುಡಿಗಳ ಮರುಬಳಕೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ. (ಖಂಡಿತ, ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಯಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಜವಾಬ್ದಾರಿಯುತ ಸೋರ್ಸಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಮರುಬಳಕೆ ಮುಖ್ಯ. ಆದರೆ ಇದು ಎಲ್ಲಾ ಹೈಟೆಕ್ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ನಿಜ, ಮತ್ತು ಅನೇಕ ಕೈಗಾರಿಕೆಗಳು ಅಪರೂಪದ ಭೂಮಿಗಳಿಗೆ ಪೂರೈಕೆ-ಸರಪಳಿ ನಿಯಂತ್ರಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ.)
ಹಸಿರು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿನ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು
ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಜೆಟ್ ಮತ್ತು ವಿಮಾನ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು:ಆಧುನಿಕ ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಜೆಟ್ ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಒತ್ತಡ-ತೂಕದ ಅನುಪಾತಗಳು ಮತ್ತು ಇಂಧನ ಆರ್ಥಿಕತೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಲು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ದಹನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಗುರಿಯಾಗಿರಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. GdZr₂O₇ ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ κ ಈ ಗುರಿಯನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಮುಂದುವರಿದ ಮಿಲಿಟರಿ ಜೆಟ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಸ್ತಾವಿತ ವಾಣಿಜ್ಯ ಸೂಪರ್‌ಸಾನಿಕ್ ವಿಮಾನಗಳು GdZr₂O₇ TBC ಗಳಿಂದ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಲಾಭಗಳನ್ನು ನೋಡಬಹುದು.
ಕೈಗಾರಿಕಾ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಅನಿಲ ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳು:ಉಪಯುಕ್ತತೆಗಳು ಗರಿಷ್ಠ ಶಕ್ತಿಗಾಗಿ ಮತ್ತು ಸಂಯೋಜಿತ-ಚಕ್ರ ಸ್ಥಾವರಗಳಿಗೆ ದೊಡ್ಡ ಅನಿಲ ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. GdZr₂O₇ ಲೇಪನಗಳು ಈ ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳು ಪ್ರತಿ ಇಂಧನ ಇನ್‌ಪುಟ್‌ನಿಂದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊರತೆಗೆಯಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ಅದೇ ಇಂಧನದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮೆಗಾವ್ಯಾಟ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ ಇಂಧನದೊಂದಿಗೆ ಅದೇ ಮೆಗಾವ್ಯಾಟ್‌ಗಳು. ಈ ದಕ್ಷತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳವು ಪ್ರತಿ MWh ವಿದ್ಯುತ್‌ಗೆ CO₂ ಅನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.
ಅಂತರಿಕ್ಷಯಾನ (ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆ ಮತ್ತು ಪುನರ್ಪ್ರವೇಶ ವಾಹನಗಳು):ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ನೌಕೆಗಳು ಮತ್ತು ರಾಕೆಟ್‌ಗಳು ಉರಿಯುತ್ತಿರುವ ಮರುಪ್ರವೇಶ ಮತ್ತು ಉಡಾವಣಾ ಶಾಖವನ್ನು ಅನುಭವಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಎಲ್ಲಾ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ GdZr₂O₇ ಅನ್ನು ಬಳಸದಿದ್ದರೂ, ಅತಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ವಿಭಾಗಗಳಿಗೆ ಹೈಪರ್‌ಸಾನಿಕ್ ವಾಹನ ಲೇಪನಗಳು ಮತ್ತು ಎಂಜಿನ್ ನಳಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲು ಇದನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಯಾವುದೇ ಸುಧಾರಣೆಯು ತಂಪಾಗಿಸುವ ಅಗತ್ಯತೆಗಳನ್ನು ಅಥವಾ ವಸ್ತು ಒತ್ತಡವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು.
ಹಸಿರು ಇಂಧನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳು:ಸೌರ ಉಷ್ಣ ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಥಾವರಗಳಲ್ಲಿ, ಕನ್ನಡಿಗಳು 1000+ °C ತಲುಪುವ ರಿಸೀವರ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಸೂರ್ಯನ ಬೆಳಕನ್ನು ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ರಿಸೀವರ್‌ಗಳನ್ನು GdZr₂O₇ ನಂತಹ ಕಡಿಮೆ-κ ಸೆರಾಮಿಕ್‌ಗಳಿಂದ ಲೇಪಿಸುವುದರಿಂದ ನಿರೋಧನವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು, ಸೌರಶಕ್ತಿಯಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಮಾಡಬಹುದು. ಅಲ್ಲದೆ, ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಥರ್ಮೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಜನರೇಟರ್‌ಗಳು (ಇದು ಶಾಖವನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್‌ಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ) ಅವುಗಳ ಬಿಸಿ ಭಾಗವು ಬಿಸಿಯಾಗಿದ್ದರೆ ಪ್ರಯೋಜನ ಪಡೆಯುತ್ತದೆ.
ಈ ಎಲ್ಲಾ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ,ಪರಿಸರದ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮಒಂದೇ ಕೆಲಸಕ್ಕೆ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು (ಇಂಧನ ಅಥವಾ ವಿದ್ಯುತ್ ಇನ್ಪುಟ್) ಬಳಸುವುದರಿಂದ ಬರುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ ಎಂದರೆ ಯಾವಾಗಲೂ ಕಡಿಮೆ ತ್ಯಾಜ್ಯ ಶಾಖ ಮತ್ತು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಕಡಿಮೆ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಎಂದರ್ಥ. ಒಬ್ಬ ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನಿ ಹೇಳಿದಂತೆ, ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ ನಂತಹ ಉತ್ತಮ ಟಿಬಿಸಿ ವಸ್ತುಗಳು ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ತಂಪಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು, ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ಬಾಳಿಕೆ ಬರಲು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುವ ಮೂಲಕ "ಹೆಚ್ಚು ಸುಸ್ಥಿರ ಇಂಧನ ಭವಿಷ್ಯ" ಕ್ಕೆ ಪ್ರಮುಖವಾಗಿವೆ.
ತಾಂತ್ರಿಕ ಮುಖ್ಯಾಂಶಗಳು
ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್‌ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯು ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿದೆ. ಕೆಲವು ಎದ್ದುಕಾಣುವ ಸಂಗತಿಗಳನ್ನು ಸಂಕ್ಷೇಪಿಸುವುದಾದರೆ:
ಕಡಿಮೆ κ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಕರಗುವ ಬಿಂದು:ಇದರ ಕರಗುವ ಬಿಂದು ~2570 °C, ಆದರೆ ಇದರ ಉಪಯುಕ್ತ ತಾಪಮಾನವು ಹಂತದ ಸ್ಥಿರತೆಯಿಂದ (~1500 °C) ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ. ಕರಗುವಿಕೆಗಿಂತ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ಇದ್ದರೂ, ಇದು ಅತ್ಯುತ್ತಮ ನಿರೋಧಕವಾಗಿ ಉಳಿದಿದೆ.
ಸ್ಫಟಿಕ ರಚನೆ:ಇದು ಒಂದು ಹೊಂದಿದೆಪೈರೋಕ್ಲೋರ್ಲ್ಯಾಟಿಸ್ (ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಗುಂಪು Fd3m) ಆಗುತ್ತದೆದೋಷಯುಕ್ತ ಫ್ಲೋರೈಟ್ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ. ಈ ಕ್ರಮಬದ್ಧ-ಅಸ್ತವ್ಯಸ್ತ ಪರಿವರ್ತನೆಯು ~1200–1500 °C ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದವರೆಗೆ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಕುಗ್ಗಿಸುವುದಿಲ್ಲ.
ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣೆ:GdZr₂O₇ YSZ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣಾ ಗುಣಾಂಕವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಲೋಹದ ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಹೊಂದಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು ಬಿಸಿ ಮಾಡುವಾಗ ಬಿರುಕು ಅಪಾಯವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಇದು ಪ್ರಯೋಜನಕಾರಿಯಾಗಿದೆ.
ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು:ಸುಲಭವಾಗಿ ಒಡೆಯುವ ಸೆರಾಮಿಕ್ ಆಗಿ, ಇದು ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಗಟ್ಟಿಯಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ - ಆದ್ದರಿಂದ ಲೇಪನಗಳು ಇದನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಸಂಯೋಜನೆಯಲ್ಲಿ ಬಳಸುತ್ತವೆ (ಉದಾ. ತೆಳುವಾದ GdZr₂O₇ ಮೇಲಿನ ಪದರವು ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಬೇಸ್ ಪದರದ ಮೇಲೆ).
ತಯಾರಿಕೆ:GdZr₂O₇ TBC ಗಳನ್ನು ಪ್ರಮಾಣಿತ ವಿಧಾನಗಳ ಮೂಲಕ ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದು (ವಾತಾವರಣದ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಪ್ರೇ, ಸಸ್ಪೆನ್ಷನ್ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಪ್ರೇ, EB-PVD). ಎಪೋಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ನಂತಹ ಪೂರೈಕೆದಾರರು ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಪ್ರೇಗಾಗಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾದ GdZr₂O₇ ಪುಡಿಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತಾರೆ.
ಈ ತಾಂತ್ರಿಕ ವಿವರಗಳನ್ನು ಲಭ್ಯತೆಯಿಂದ ಸಮತೋಲನಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ: ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಜಿರ್ಕೋನಿಯಮ್ "ಅಪರೂಪದ-ಭೂಮಿಯ" ಅಂಶಗಳಾಗಿದ್ದರೂ, ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಬರುವ ಆಕ್ಸೈಡ್ ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಜಡವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಬಳಕೆಯಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸುರಕ್ಷಿತವಾಗಿದೆ. (ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪುಡಿಗಳನ್ನು ಉಸಿರಾಡುವುದನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಯಾವಾಗಲೂ ಎಚ್ಚರಿಕೆ ವಹಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ Gd₂Zr₂O₇ ಇತರ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಪಿಂಗಾಣಿಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಅಪಾಯಕಾರಿಯಲ್ಲ.)
ತೀರ್ಮಾನ
ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್(Gd₂Zr₂O₇) ಒಂದು ಮುಂಚೂಣಿಯ ಸೆರಾಮಿಕ್ ವಸ್ತುವಾಗಿದ್ದು ಅದುಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದ ಬಾಳಿಕೆಜೊತೆಗೆಅಸಾಧಾರಣವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ. ಈ ಗುಣಗಳು ಏರೋಸ್ಪೇಸ್, ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಇತರ ಹೆಚ್ಚಿನ-ಶಾಖದ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಸುಧಾರಿತ ಉಷ್ಣ ತಡೆಗೋಡೆ ಲೇಪನಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಸುಧಾರಿತ ಎಂಜಿನ್ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ ನೇರವಾಗಿ ಇಂಧನ ಉಳಿತಾಯ ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಕಡಿತಕ್ಕೆ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತದೆ - ಸುಸ್ಥಿರ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಹೃದಯಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಗುರಿಗಳು. ಹಸಿರು ಎಂಜಿನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳ ಚಾಲನೆಯಲ್ಲಿ, GdZr₂O₇ ನಂತಹ ವಸ್ತುಗಳು ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತವೆ: ಅವು ನಮ್ಮ ಪರಿಸರದ ಹೆಜ್ಜೆಗುರುತನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವಾಗ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ತಳ್ಳಲು ನಮಗೆ ಅವಕಾಶ ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತವೆ.
ಎಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ, ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ ಗಮನಿಸಲು ಯೋಗ್ಯವಾಗಿದೆ. ಇದರ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ (~1000 °C ನಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 1–2 W/m·K) ಯಾವುದೇ ಸೆರಾಮಿಕ್‌ಗೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ, ಆದರೂ ಇದು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಟರ್ಬೈನ್‌ಗಳ ತೀವ್ರ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಡೆದುಕೊಳ್ಳಬಲ್ಲದು. ಪೂರೈಕೆದಾರರು (ಎಪೋಮೆಟೀರಿಯಲ್ ಸೇರಿದಂತೆಜಿರ್ಕೋನೇಟ್ ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ (GZO) 99.9%ಉತ್ಪನ್ನ) ಈಗಾಗಲೇ ಈ ವಸ್ತುವನ್ನು ಉಷ್ಣ ಸ್ಪ್ರೇ ಲೇಪನಗಳಿಗೆ ಒದಗಿಸುತ್ತಿವೆ, ಇದು ಬೆಳೆಯುತ್ತಿರುವ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ವಚ್ಛವಾದ ವಾಯುಯಾನ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ ಬೇಡಿಕೆ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಗ್ಯಾಡೋಲಿನಿಯಮ್ ಜಿರ್ಕೋನೇಟ್‌ನ ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಸಮತೋಲನ - ಶಾಖವನ್ನು ತಡೆದುಕೊಳ್ಳುವಾಗ ಅದನ್ನು ನಿರೋಧಿಸುವುದು - ನಿಖರವಾಗಿ ಅಗತ್ಯವಿರುವುದು.
ಮೂಲಗಳು:ಅಪರೂಪದ-ಭೂಮಿಯ ಪೈರೋಕ್ಲೋರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಟಿಬಿಸಿಗಳ ಕುರಿತು ಪೀರ್-ರಿವ್ಯೂಡ್ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ಮತ್ತು ಉದ್ಯಮ ಪ್ರಕಟಣೆಗಳು. (Gd₂Zr₂O₇ ಗಾಗಿ ಎಪೋಮೆಟೀರಿಯಲ್‌ನ ಉತ್ಪನ್ನ ಪಟ್ಟಿಯು ವಸ್ತು ವಿಶೇಷಣಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.) ಇವು ಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಮುಂದುವರಿದ ಟಿಬಿಸಿ ವಸ್ತುಗಳ ಸುಸ್ಥಿರತೆಯ ಅನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಎತ್ತಿ ತೋರಿಸುತ್ತವೆ.
ಪೋಸ್ಟ್ ಸಮಯ: ಜೂನ್-04-2025