బహుళ-విశ్వవిద్యాలయ సహకారం ద్వారా, వర్జీనియా టెక్ పరిశోధకులు కొత్త, ఘన కందెన యంత్రాంగాన్ని కనుగొన్నారు, ఇది చాలా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద యంత్రాలలో ఘర్షణను తగ్గిస్తుంది. ఇది గ్రాఫైట్ వంటి సాంప్రదాయ ఘన కందెనల విచ్ఛిన్న ఉష్ణోగ్రతకు మించి పనిచేస్తుంది మరియు ఫలితాలు ప్రచురించబడ్డాయి ప్రకృతి సమాచార మార్పిడి.
“ఈ పురోగతి సాలిడ్-స్టేట్ కందెన మేము హైటెక్ ఇంజిన్ల కోసం పదార్థాలను ఎలా రూపకల్పన చేస్తాము, వాటిని ఎక్కువసేపు ఉంచుతుంది మరియు తీవ్రమైన పరిస్థితులలో మెరుగ్గా పనిచేస్తుంది” అని మెటీరియల్స్ సైన్స్ అండ్ ఇంజనీరింగ్ విభాగంలో అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ మరియు రచయితలలో ఒకరు రెబెకా కై అన్నారు అధ్యయనం. “దశాబ్దాల పరిశోధన తరువాత, సుమారు 20 ఘన కందెనలు మాత్రమే గుర్తించబడ్డాయి.”
కుడి కందెన జెట్ ఇంజిన్ జీవితాన్ని విస్తరించగలదు, మిలియన్ డాలర్లను ఆదా చేస్తుంది, కాని యంత్రాలు కరిగిన లావా వలె వేడిగా ఉన్న ఉష్ణోగ్రతలకు చేరుకున్నప్పుడు ఆ 20 కందెనలు చాలావరకు విచ్ఛిన్నమవుతాయి. ఆవిష్కరణ ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే ఘర్షణ మరియు దుస్తులు 2023 లో యుఎస్ ఆర్థిక వ్యవస్థకు 1 ట్రిలియన్ డాలర్లకు పైగా ఖర్చు అవుతాయని అంచనా వేయబడింది, ఇది స్థూల జాతీయ ఉత్పత్తిలో 5 శాతానికి సమానం.
అధునాతన తయారీ వంటి అభివృద్ధి చెందుతున్న ప్రాంతాలలో పదార్థాల యొక్క ప్రాముఖ్యత ఉన్నందున, ఈ పరిశోధనలు వర్జీనియా టెక్ను వినూత్న సాంకేతిక పరిజ్ఞానాలలో నాయకుడిగా మరియు ట్రాన్స్డిసిప్లినరీ సమస్య పరిష్కారానికి అవకాశాలతో అత్యాధునిక పరిశోధనలను కలిగి ఉన్నాయి.
కందెనల పరిమితులు
ఘర్షణ ఉద్యమానికి ఆధారం. అయినప్పటికీ, వివిధ పారిశ్రామిక అనువర్తనాల్లో – అధునాతన తయారీ, రవాణా మరియు ఏరోస్పేస్ వంటివి – చాలా ఘర్షణ యంత్రాలు ధరించడానికి కారణమవుతాయి. కందెనలు, లేదా ఒకదానితో ఒకటి సంబంధంలోకి వచ్చే రెండు ఉపరితలాల మధ్య ఘర్షణను తగ్గించే పదార్థాలు, సురక్షితమైన ఆపరేటింగ్ పరిస్థితులకు మరియు సరైన పనితీరుకు కీలకం, కానీ 600 డిగ్రీల సెల్సియస్ లేదా 1,000 డిగ్రీల ఫారెన్హీట్ కంటే ఎక్కువ దుస్తులు ధరించే పదార్థాలను అభివృద్ధి చేయడం ఒక సవాలుగా మిగిలిపోయింది.
వాస్తవానికి, ఈ నవల ఫలితాలను ఘన కందెనపై సాధించడానికి చాలా సంవత్సరాలు, మనస్సులు మరియు సంస్థలు పట్టింది.
“ఇతర విశ్వవిద్యాలయాలతో సహకార పని చాలా మంది పరిజ్ఞానం ఉన్న వ్యక్తులను ఒకచోట చేర్చి వనరులను పంచుకోవడానికి తీసుకువచ్చింది, ఇది ఈ క్రమశిక్షణలో కీలకమైనది” అని అప్పటి-పిహెచ్.డి చెప్పారు. విద్యార్థి మరియు మొదటి రచయిత జెంగ్యూ జాంగ్. “అనేక పరిశ్రమల భవిష్యత్తు మెటీరియల్స్ సైన్స్ యొక్క పురోగతిపై ఆధారపడి ఉంటుంది, మరియు అటువంటి విస్తృత అంశానికి వైవిధ్యమైన నైపుణ్యం అవసరం.”
ఈ ఆవిష్కరణ అధిక ఉష్ణోగ్రత ట్రిబోమీటర్ అని పిలువబడే పరికరంపై కూడా ఆధారపడింది, ఇది CAI తన ప్రయోగశాల కోసం 2019 లో సేకరించింది. అత్యాధునిక పరికరం అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద సంబంధంలో ఉన్న రెండు ఉపరితలాల మధ్య ఘర్షణ, దుస్తులు మరియు ఇతర ట్రిబాలజికల్ లక్షణాలను కొలుస్తుంది. ఆ సమయంలో, వర్జీనియా టెక్ ఈ సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని హౌసింగ్ చేయడంలో మరియు అధ్యాపకులు మరియు గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి పరిశోధకులకు అందుబాటులో ఉంచడంలో మార్గదర్శకుడు. సాంప్రదాయ పరికరాల కంటే ఉష్ణోగ్రత పరిమితుల వద్ద దాని పరీక్షా సామర్థ్యాలకు ఈ ఆవిష్కరణను సాధ్యం చేసే పునాదిని యంత్రాలు సెట్ చేశాయి.
ఘన ఫలితాలు
ఈ బృందం అధిక-ఉష్ణోగ్రత పరీక్ష, అధునాతన పదార్థాల విశ్లేషణ మరియు గణన పద్ధతులను ఉపయోగించింది, స్పినెల్ ఆక్సైడ్ పొరలు-పూతగా పనిచేసే ఒక నిర్దిష్ట తరగతి ఖనిజాలు-అధిక ఉష్ణోగ్రత ఆక్సీకరణ సమయంలో సంకలితంగా తయారు చేసిన లోహం యొక్క ఉపరితలంపై సహజంగా ఏర్పడతాయి , స్వీయ-విలక్షణతను ప్రారంభించడం. స్పినెల్ ఆక్సైడ్ యొక్క తక్కువ కోత బలం లేదా దాని అణువుల మధ్య బంధాల బలహీనత నుండి ఇది సాధ్యమవుతుంది, ఇది వాటిని ఒత్తిడిలో ఒకదానికొకటి సులభంగా జారిపోయేలా చేస్తుంది మరియు దాని అధిక స్థిరత్వం, ఆ ఒత్తిడితో కూడిన మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత క్రింద దాని లక్షణాలను నిర్వహించడానికి అనుమతిస్తుంది షరతులు.
మొదట, పరిశోధకులు అధునాతన కంప్యూటర్లను ఉపయోగించారు, ఏ రకమైన ఆక్సైడ్లు ఉత్తమంగా పనిచేస్తాయో అంచనా వేయడానికి. అప్పుడు, ఆక్సైడ్ యొక్క ప్రత్యేక పొరను ఏర్పరుస్తున్న లోహ ఉపరితలాన్ని జాగ్రత్తగా ట్వీకింగ్ చేయడం ద్వారా, కై మరియు జాంగ్ స్పినెల్ ఆక్సైడ్లు అంతకుముందు ఉపయోగించిన పదార్థాల కంటే అధిక ఉష్ణోగ్రతను తట్టుకోవడంలో చాలా మంచిదని కనుగొన్నారు.
ప్రతి సహకారి అధ్యయనం యొక్క ముఖ్య భాగాన్ని అందించారు:
- ఫ్లోరిడా విశ్వవిద్యాలయం చాలా క్లిష్టమైన ఆక్సిడైజ్డ్ ఉపరితలాల స్ఫటికీకరించిన నిర్మాణాలను గుర్తించడానికి 4D ట్రాన్స్మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ క్యారెక్టరైజేషన్ ఉపయోగించి లెక్కలను పూర్తి చేసింది.
- జాక్సన్ స్టేట్ సంకలితంగా తయారు చేసిన లోహాల ప్రారంభ నమూనాలను అందించింది.
- అరిజోనా రాష్ట్రం నిధులను సంపాదించడం మరియు లెక్కలను పూర్తి చేయడానికి సహకరించింది.
- కీ ఆక్సైడ్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను అనుకరించడానికి అయోవా స్టేట్ లెక్కలను పూర్తి చేసింది.
- నెబ్రాస్కా-లింకన్ అధిక ఉష్ణోగ్రత జీను పరీక్షలను నిర్వహించింది.
- వర్జీనియా టెక్ మొత్తం ప్రాజెక్టుకు నాయకత్వం వహించింది, ఈ ఆలోచనను సంభావితం చేసింది, అధిక-ఉష్ణోగ్రత ట్రిబ్రోలాజికల్ పరీక్షలను నిర్వహించింది, ఉపరితల లక్షణాలను విశ్లేషించారు, అన్ని ఆక్సైడ్లకు కీ థర్మల్ మరియు యాంత్రిక లక్షణాల యొక్క లెక్కలను నిర్వహించింది మరియు దశ అంచనా విశ్లేషణలను అమలు చేసింది.
“ఇది శాస్త్రీయంగా గొప్ప విజయం, మరియు దానిని సాధ్యం చేసిన మా సహకారులకు మేము కృతజ్ఞతలు” అని కై చెప్పారు. .