Gang Shaos grupp från Zhengzhou University, Kina undersökte nyligen den strukturella utvecklingen av pentagonal polymer-härledd SiAlBCN-keramik (PDC) och beskrev PDC-baserad sensorteknologi för extrema miljöer med hög temperatur. De högpresterande temperaturavkänningsmaterialen inklusive hög känslighet, snabb respons, brett detekteringsområde är knappa och behöver.
Denna forskning utvecklade en keramikbaserad temperatur med attraktiv prestanda som kan appliceras i högtemperaturmiljöer på 1100 °C. Denna sensor har stor potential för in-situ övervakning av extrema miljötemperaturer inklusive hög temperatur, högt tryck, stark oxidation/korrosion.
Teamet publicerade sin artikel i Journal of Advanced ceramics den 30 april 2024.
För att noggrant övervaka information om yttemperaturen hos viktiga heta komponenter i flygplansmotorer är det avgörande att utvärdera gasens förbränningseffektivitet, övervaka motordriftstatus och feldiagnos, så att den termiska mekaniska modelleringen och simuleringen, kylningen effekten av gasfilmkylningsteknik och prestandan hos termiska barriärbeläggningar kan verifieras.
"Men det är fortfarande mycket svårt att exakt få information som temperatur och tryck i den extremt tuffa arbetsmiljön", säger Gang Shao. "Polymerhärledd keramik (PDC) som avkänningsmaterial har ansetts vara lovande kandidater för att övervaka temperatursignaler på grund av deras utmärkta termiska stabilitet, goda korrosions-/oxidationsbeständighet, krypmotstånd och högtemperaturhalvledaregenskaper."
Detta arbete presenterar framställningen av den polymer-härledda SiAlBCN-keramen vid olika pyrolystemperaturer. Deras strukturella utveckling analyseras systematiskt och resultaten visar att storleken på den fria kolfasen förstoras med den ökande temperaturen och den amorfa SiAlBCN-fasen blev mer ordnad med den strukturella återmonteringen.
"Jämfört med SiCN- och SiBCN-keramik uppvisar SiAlBCN PDC:er utmärkt oxidations-/korrosionsbeständighet, vilket var relaterat till deras låga oxidationshastighetskonstant (3,43 mg 2 /(cm 4 ·h)) och förångad hastighetskonstant (0,57 mg/(cm 2 ·h)), vilket garanterar att de kan överleva bra i extrema miljöer", sa Gang Shao.
"Den tillverkade SiAlBCN-temperatursensorn har utmärkt stabilitet, repeterbarhet och noggrannhet och kan arbeta inom den maximala temperaturen på 1100 °C, vilket kan fungera positivt i extrema miljöer som flygmotorer, kärnreaktorer och hypersoniska fordon i framtiden.
"I framtiden kommer vårt team att fortsätta att fokusera på utvecklingen av temperatursensorer som kan appliceras i högre temperaturer. För att förhindra problem som orsakas av trådbunden sensor kommer den trådlösa och passiva sensorn att undersökas för att realisera avancerad signaldetektering."
Andra bidragsgivare inkluderar Chao Ma, Kun Liu, Pengfei Shao, Daoyang Han, Kang Wang, Mengmeng Yang, Rui Zhao, Hailong Wang, Rui Zhang från School of Material Science and Engineering vid Zhengzhou University, Kina.
Mer information: Chao Ma et al, Structural evolution and high-temperature sensing performance of polymer-derived SiAlBCN ceramics, Journal of Advanced Ceramics (2024). DOI:10.26599/JAC.2024.9220870
Tillhandahålls av Tsinghua University Press
