przyszłość krajowego przemysłu samochodowego bardzo dobrze może spoczywać na piasku.

ta wspólna substancja zawiera kluczowe składniki niektórych niezwykłych materiałów, które są niezbędne do produkcji Rewolucyjnego typu silnika-ceramicznej turbiny gazowej.

kraj, który jako pierwszy udoskonali silnik, może zdominować międzynarodową produkcję samochodów, według krajowych i zagranicznych producentów samochodów. Niezawodny silnik ceramiczny byłby milowym krokiem naprzód w wysiłkach na rzecz poprawy efektywności paliwowej bez utraty wydajności i bezpieczeństwa w samochodach, mówią menedżerowie samochodów.

silniki Ceramiczne umożliwiają sprężanie i rozszerzanie gazów w ekstremalnie wysokich temperaturach bez utraty ciepła lub uszkodzenia silnika. Silnik, który utrzymuje ciepło bez szkody dla siebie lub innych elementów, działa wydajniej.

turbiny istnieją od lat. Chrysler Corp. miał eksperymentalny samochód z turbiną gazową w 1963 roku. Ale nigdy nie był oferowany komercyjnie, ponieważ Chrysler nie mógł znaleźć ekonomicznego sposobu na ogromne ciepło-nawet 2500 stopni Fahrenheita-generowane przez silnik.

ulepszenia w materiałach ceramicznych obiecują, że turbina gazowa będzie praktyczna. Rzeczywiście, nowe rodzaje ceramiki są odpowiedzialne za zmiany w produktach, począwszy od samochodów przez elektronikę do fałszywych zębów. Te nowe ceramiki są dalekie od doniczek, płytek łazienkowych i naczyń powszechnie kojarzonych ze słowem. Te nowe materiały składają się z krzemu i innych tradycyjnych składników ceramicznych w połączeniu z polimerami węglikowymi, tlenkiem glinu i innymi materiałami.

powstałe związki zachowują zdolność do wytrzymywania ciepła, ale są mniej kruche i bardziej odporne na zużycie.

w przeciwieństwie do tradycyjnych silników tłokowych, turbiny spalają paliwo ze stałą prędkością i czerpią moc, kierując rozprężające się gazy na urządzenie podobne do wentylatora. Gazy obracają wentylator, który obraca wał połączony ze skrzynią biegów. Stałe spalanie i wysoka temperatura zapewniają większą wydajność.

„nie ma wątpliwości, że samochodowy ceramiczny silnik z turbiną gazową może zaoferować znaczne korzyści dla przemysłu motoryzacyjnego i dla kraju”, powiedział John A. Boppart, starszy wiceprezes Garrett Turbine Engine Co. w Phoenix.

ale Stany Zjednoczone „w rzeczywistości nie robią bardzo dobrej roboty nadążając za Japończykami w dziedzinie ceramiki” – powiedział boppart w ostatnich zeznaniach przed podkomisją ds. transportu, lotnictwa i materiałów.

Garrett współpracuje z Ford Motor Co. aby opracować zaawansowaną turbinę gazową, która będzie miała „gorące części” – wirnik turbiny i łopaty, zespół palnika, kanały – wykonane z ceramiki. General Motors Corp. ma podobny wysiłek w toku ze swoim działem turbin gazowych Allison.

projekty GM i Forda otrzymały od 1980 roku 116 milionów dolarów, głównie w pieniądzach federalnych. Firmy proszą rząd o dodatkowe 100 milionów dolarów w ciągu najbliższych czterech lat. wniosek, który przyniósł ich do Kapitolu w zeszłym miesiącu i wzbudził gniew niektórych prawodawców, którzy powiedzieli, że te dwie firmy są wystarczająco bogate, aby sfinansować własne badania.

ale GM i Ford bronią swoich wniosków o dofinansowanie.

„GM zajmuje się rozwojem turbin gazowych od 1952 roku”, powiedział Harold E. Helms, główny inżynier projektu turbiny gazowej Allison. „Mogę was zapewnić, że te pieniądze nie pochodziły od rządu federalnego.”

Ford w zeszłym tygodniu wydał więcej własnych pieniędzy, 10 milionów dolarów, na nabycie 11-procentowego udziału w Ceradyne Inc., firma z siedzibą w Kalifornii, która specjalizuje się w komercyjnych zastosowaniach technologii ceramicznej. Wiele prac Ceradyne będzie obejmować rozwój produktów motoryzacyjnych, Ford Prezes Harold A. Poling powiedział.

ale po co wzywać rząd?

dla wszystkich swoich zalet technologia ceramiczna niesie ze sobą również worek problemów, mówią krajowi producenci samochodów.

kruchość jest jedna. Ceramika ma tendencję do pękania lub pękania pod wpływem stresu, takiego jak spowodowany przez awarię pojazdu. Innym jest łączenie ceramiki z metalami.

badania niezbędne do rozwiązania tych problemów są kosztowne-zbyt kosztowne dla firm, które są pod presją rynku, aby natychmiast opracować nowe produkty, według Boppart, Helms i innych.

Dla porównania, Japonia szybko rozwija się w rozwoju ceramiki, głównie dlatego, że producenci samochodów, rząd i uniwersytety współpracują, aby Japonia była liderem ceramiki, mówią amerykańscy producenci samochodów.

„w ciągu ostatnich czterech lat odkryliśmy, że dzięki zaangażowaniu Narodowemu Japończycy mogą produkować więcej” w dziedzinie ceramiki, powiedział Serge Gratch, dyrektor Forda ds. badań pojazdów, układów napędowych i komponentów. „Japończycy po prostu są w stanie inwestować więcej w ceramikę ze względu na swoje zaangażowanie Narodowe.”

Japonia przejmuje wiodącą rolę w ceramice.

np. Nissan Motor Co. Ltd. produkuje 500 samochodów miesięcznie – 300 modeli sportowych ZX-z ceramicznymi turbosprężarkami. Urządzenia te zwiększają ciśnienie na mieszankę powietrzno-paliwową w komorach spalania silnika.

modele ceramiczno-turbo Nissana są obecnie sprzedawane tylko w Japonii. Ale jeśli technologia okaże się skuteczna i trwała, nie ma wątpliwości, że Nissan eksportuje swoje ceramiczne turbosprężarki do Stanów Zjednoczonych, dając firmie dużą przewagę nad jej amerykańskimi rywalami w drogim końcu krajowego rynku samochodowego.

domowy przemysł elektroniczny ma również udział w wojnach ceramicznych.

rozwój przemysłu elektronicznego i szerokość nowych zastosowań dla zaawansowanych ceramiki przewiduje się zwiększenie popytu na materiał ceramiczny o 50 procent – z 3 miliardów dolarów w 1984 roku do ponad 4,5 miliarda dolarów w 1989 roku.

obecnie połowa światowej sprzedaży zaawansowanych materiałów ceramicznych jest przeznaczona dla przemysłu elektronicznego. Kyocera w Japonii jest światowym liderem w dziedzinie ceramicznych opakowań chipów komputerowych, z prawie 70-procentowym udziałem w rynku.

„patrzymy na to, co robią bardzo uważnie” – powiedział dyrektor badawczy Westinghouse Electric Corp. „Ponieważ są liderami.”

powołując się na rolę rządu w japońskim postępie w dziedzinie ceramiki, amerykańscy przemysłowcy są również skłonni przyznać, że Japończycy szybciej opracowują prototypy i testują materiały ceramiczne na rynku.

Japończycy podkreślają również technologie procesowe, które idą do produkcji ceramiki, a zatem są w stanie zbadać korzyści skali produkcji wcześniej niż firmy amerykańskie-twierdzą krajowi przemysłowcy.

japońska firma Kyocera, na przykład, poczyniła ogromne postępy w technologii fałszywych zębów, opracowując implant crystal sapphire, który jest trwalszy niż porcelana. Osoby noszące zaawansowaną protezę ceramiczną mogą żuć mocniej przy mniejszym ryzyku uszkodzenia implantu.

ale firmy amerykańskie są dobrze pozycjonowane w szybko rozwijającej się części ceramiczno-kompozytowej rynku nowych materiałów. Kompozyty „Metal matrix” w szczególności przyciągnęły uwagę i inwestycje wiodących firm lotniczych i Pentagonu.

„wiele się dzieje w tym obszarze w Departamencie Obrony”, powiedział były asystent sekretarza obrony ds. technologii, Robert Cooper, który wskazał, że Agencja Defense Advanced Projects ma kilka znaczących projektów nowych materiałów w toku.

Pentagon uważa, że kompozyty z matrycą metalową ostatecznie mogą prowadzić do twardszej, ale lżejszej generacji materiałów dla samolotów, czołgów i lotniskowców.

zasadniczo metalowa matryca składa się z metalu-takiego jak aluminium-z pasmami włókien ceramicznych przebiegającymi przez niego w postaci siatki szkieletowej. Ta sieć światłowodowa może nadać metalowi wytrzymałość i odporność na ciepło w sposób, którego nie mogą stopów lub innych materiałów kompozytowych.na przykład aluminium wspomagane włóknem ceramicznym działa podobnie jak droższy Tytan w silnikach i innych zastosowaniach.

wyzwaniem jest znalezienie niedrogiego sposobu mieszania włókien i metalu. Jak dotąd nikt nie ogłosił komercyjnego sukcesu. Obrona pracuje nad nowymi sposobami „zwilżania” włókien do metalu.

„nie łączą się, jeśli włókna nie są mokre” – powiedział Cooper.

oprócz zastosowań wojskowych, kompozyty ceramiczne z matrycą metalową mogą mieć również zastosowania cywilne, takie jak ramy rakiet tenisowych (podobnie jak ramy rakiet tenisowych na bazie włókna węglowego). Wytrzymałe, ale lekkie rowery to podobna okazja. Oczekuje się również, że materiały ceramiczne z matrycą metalową znajdą swoją drogę do przemysłu samochodowego.

E. I. du Pont de Nemours& Co. inne amerykańskie firmy konkurują z japońskimi firmami, takimi jak Kyocera I Nippon Carbon, o rynek wielomilionowy. Co więcej, siła krajowego przemysłu lotniczego i samochodowego początkowo powinna zapewnić gotowy rynek dla amerykańskich firm.

rzeczywiście, choć boleśnie świadomi japońskiej konkurencji, amerykańskie firmy chemiczne dywersyfikują się na ceramikę. Du Pont, Gigant chemiczny o wartości 36 miliardów dolarów rocznie, publicznie zadeklarował swoją ambicję bycia głównym dostawcą ceramiki. Podobnie Dow Chemical Co. i Koppers Co. Inc. mieć inwestycje kapitałowe w firmy ceramiczne.

opierając się na swoim rozległym doświadczeniu w inżynierii tworzyw sztucznych, General Electric Co. zainwestował również w potencjał ceramiki, nabywając od 3M Co dwa zakłady. i założenie GE Ceramics w 1983 roku.

ale w celu zapewnienia, że przemysł zaawansowanych ceramiki ma głos w Waszyngtonie, amerykańskie firmy utworzyły Stany Zjednoczone Advanced Ceramics Association w październiku ubiegłego roku. Grupa poszukuje standardowego kodu klasyfikacji Przemysłowej dla zaawansowanej ceramiki, technicznego Komitetu Doradczego Departamentu Handlu i ochrony własności intelektualnej dla technik procesu ceramiki opracowanych w tym kraju.