Wydział Inżynierii Materiałowej i Cyfryzacji Przemysłu

Jak zwiększyć wydajność silników lotniczych równocześnie zmniejszając emisję gazów cieplarnianych? Na to pytanie odpowiedzą realizatorzy projektu o akronimie TBC4H2 pt. „Powłokowe bariery cieplne do ekologicznych zastosowań związanych z przetwarzaniem ciepła w energię: zrozumienie ograniczeń w warunkach spalania wodoru i perspektywa zrównoważonego rozwoju".
W skład międzynarodowego konsorcjum projektu, przyznanego w ramach konkursu M-ERA.NET 3 Call 2022, finansowanego w Polsce przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju wchodzi pięć jednostek, 3 z Polski: Łukasiewicz - GIT (lider konsorcjum), Politechnika Śląska i firma AvioAero oraz 2 partnerów zagranicznych: MINES Paris z Francji i Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS z Niemiec. Koordynatorem projektu jest dr inż. Radosław Swadźba z Centrum Badań Materiałów w Łukasiewicz - GIT, natomiast w Politechnice Śląskiej projektem kieruje dr hab. inż. Bogusław Mendala, prof. PŚ z Wydziału Inżynierii Materiałowej, Katedra Technologii Materiałowych.
Celem projektu jest zdobycie nowej wiedzy na temat degradacji w wysokiej temperaturze powłokowych barier cieplnych (Thermal Barrier Coatings - TBC) wytworzonych na monokrystalicznych, żarowytrzymałych nadstopach na bazie niklu pracujących w turbinach nowoczesnych silników lotniczych. Ich zastosowanie pozwoli na podniesienie temperatury pracy i co za tym idzie sprawności turbin silników lotniczych, a tym samym zmniejszy zużycie paliwa przez samoloty nowej generacji i bezpośrednio przyczyni się do redukcji emisji CO₂ do środowiska, zaspokajając tym samym globalne potrzeby w zakresie budowania neutralności klimatycznej. Zakładając, że zastosowanie w przyszłości wodoru jako paliwa spowoduje zwiększenie zawartości pary wodnej w spalinach, naukowcy chcą również określić wpływ pary wodnej w atmosferze na trwałość zaawansowanych powłokowych barier cieplnych podczas testów utleniania wysokotemperaturowego.
Wszystkie ambitne cele postawione w ramach projektu mogą zostać osiągnięte jedynie poprzez ścisłą współpracę pomiędzy partnerami polskimi, francuskimi i niemieckimi, stwierdza dr hab. inż. Bogusław Mendala, prof. PŚ. Począwszy od opracowania technologii nanoszenia zewnętrznych powłok ceramicznych, realizowanego w Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology IWS, Niemcy oraz międzywarstw w których Politechnika Śląska od lat posiada duże doświadczenie, realizacja projektu będzie przebiegać w pętli sprzężenia zwrotnego. Dzięki takiemu synergicznemu podejściu parametry osadzania międzywarstw zostaną opracowane w oparciu o wyniki eksperymentów prowadzonych jednocześnie zarówno w laboratoriach polskich, francuskich, jak i niemieckich. Zaawansowane badania mikrostrukturalne prowadzone w Polsce, w Górnośląskim Instytucie Technologicznym, będą bezpośrednio powiązane z unikalną metodologią LASAT opracowaną we Francji w MINES Paris. Natomiast duży partner przemysłowy - firma Avio Polska wykorzysta wyniki prób technologicznych i testów utleniania prowadzonych w Politechnice Śląskiej, w procesie demonstracji opracowanych technologii.