Покрытие хамелеон — это тип поверхностного слоя, наносимого на различные промышленные товары, который обладает адаптивными свойствами. Обычно он состоит из материалов, разработанных в нанотехнологическом масштабе размером с отдельные атомы или небольшие молекулы. Покрытия обладают такими свойствами, как способность изменять текстуру поверхности или динамически реагировать на влажность, экстремальные температуры или вакуумную среду, например, для многоразовых покрытий ракет-носителей в ракетной технике. Часто используются композитные покрытия, которые состоят из нескольких слоев различных материалов в покрытии, так что оно может быть самосмазывающимся и иметь температуру плавления ниже нормальной.
Самые первые типы покрытий для защиты от износа, разработанные в наномасштабе, были основаны на элементе вольфрам, так как это такой широко используемый металл в производстве высоконагруженных металлических деталей. Такие соединения, как WC, вольфрам, слитый с алмазоподобным углеродом (DLC), и дисульфид вольфрама, WS2 , были исследованы. Такие металлы, как вольфрам и иттрий, часто входят в состав покрытия-хамелеона, поскольку их смазывающие свойства обеспечиваются сухими смазками. в виде активированного угля, серы или других наночастиц, благоприятно взаимодействующих с ними. Золото и серебро являются другими часто используемыми металлическими элементами, поскольку они обладают способностью выдерживать высокий уровень температурного градиента, при котором они могут проявлять смазывающие свойства при внедрении в матричную структуру. Графитовый углерод также включен в некоторые формулы в качестве полезной поверхности скольжения в присутствии воды или высокой влажности.
Примером того, что считается покрытием-хамелеоном второго поколения по состоянию на 2004 год, является оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия (YSZ), форма керамики, которая встроена в решетчатую структуру из золота, которая инкапсулирует наночастицы дисульфида молибдена, MoS2 и алмазоподобный углерод. Этот особый состав покрытия-хамелеона может выдерживать 10 000 или более циклов трения скольжения без ухудшения свойств и температуру от 932° до 1112° по Фаренгейту (от 500° до 600° по Цельсию). Это привлекло к нему интерес различных производственных концернов аэрокосмической промышленности. Такие покрытия-хамелеоны спроектированы таким образом, чтобы обладать трибологическими свойствами, где трибология относится к способности покрытия сопротивляться трению, износу, а также обладать свойствами самосмазывания.
Ключевым аспектом любого покрытия-хамелеона является то, что оно имеет обратимую морфологию по отношению к своему составу. Покрытие должно иметь возможность изменять свое трение и износ в зависимости от условий, а затем возвращаться в латентное состояние без химического разложения. Арены, где это важно, включают в себя создание конструктивных и аэродинамических элементов для гиперзвуковых аппаратов, которые подвергаются экстремальным физическим нагрузкам на больших высотах и скоростях.
Покрытие-хамелеон спроектировано так, чтобы иметь широкий диапазон изменения свойств материала от одной триллионной метра до одной десятой миллиметра (от 0,0000000001 до 0,0001 метра). Исследования, проведенные в марте 2011 года для армии США, позволили получить покрытие-хамелеон, состоящее из нитридных соединений, серебра и MoS2, которое установило мировой рекорд долговечности. Материал подвергался циклированию более 300 000 раз в диапазоне температур от комнатной до 1292° по Фаренгейту (700° по Цельсию) без какого-либо заметного ухудшения свойств материала.
