Создание нового класса микроструктур на основе наноструктур в термическом напылении из агломерированных наноструктурированных частиц, суспензий и растворов: обзор по приглашению

От пионерской работы Макферсона 1973 года, в которой были выявлены элементы нанометрового размера в традиционных покрытиях из оксида алюминия, нанесённых методом термического напыления с использованием распыляемых частиц размером в десятки микрометров, до наиболее современных и передовых исследований, направленных на изготовление наноструктурированных покрытий из исходных частиц нанометрового размера, специалисты в области термического напыления работают с элементами структуры и исходными материалами нанометрового масштаба уже более 30 лет. Как разработка исходных материалов, особенно с использованием криоизмельчения, так и создание процессов, способных формировать покрытия со структурой субмикрометрового или нанометрового масштаба, например микрометровых агломератов из нанометровых частиц, используемых в качестве исходного материала, были обусловлены необходимостью получения покрытий с улучшенными свойствами. Возникновение таких процессов термического напыления, как напыление суспензий и жидких прекурсоров, было обусловлено той же потребностью. Эти методы позволяют получать два различных типа покрытий: с одной стороны, покрытия с так называемой бимодальной структурой, в которых зоны нанометрового размера встроены в области микрометрового размера и для которых процесс напыления аналогичен процессу получения традиционных покрытий; с другой стороны, субмикрометровые или наноструктурированные покрытия, получаемые напылением суспензий или растворов. В отличие от напыления суспензий, при напылении растворов-прекурсоров используются молекулярно смешанные прекурсоры в жидком виде, что исключает отдельную стадию подготовки порошка и обеспечивает возможность синтеза широкого спектра оксидных порошков и покрытий. Такие покрытия предназначены для различных применений — от усовершенствованных теплозащитных слоёв и износостойких поверхностей до тонких твёрдых электролитов для систем твердооксидных топливных элементов и многих других. Вместе с тем эти процессы сложнее в эксплуатации, поскольку они более чувствительны к изменению параметров по сравнению с традиционными процессами термического напыления. Прогресс в этой области стал результатом уникального сочетания работ по моделированию, развития методов диагности...