風力渦輪機組件常因磨損而不幸夭折。近日美國阿貢實驗室的研究團隊意外發現了一種超級耐磨損材料N3FC，其耐磨程度竟然超過了現有的測試極限。這小小的涂料有望在風能的推廣上大展拳腳，但其作用機理仍在進一步探索中。

    盡管完美材料的發現常常有賴于對科學好奇心的嚴格論證以及世界上最具天賦學者的分析，但科學有時也出于偶然。

    近期來自美國能源部（DOE）的阿貢國家實驗以及阿克倫城市立大學的科學家的發現就應證了這句話。他們一起發現了一種特殊的碳包覆涂層材料。此材料不一定必須應用于風力渦輪機的設計，但是確實已被證實了可以在風力發電方面大有作為。這個新奇的發現報道于雜志 Tribology International。

    由于風力渦輪機動力傳動系統固有的復雜內部環境，關鍵組成部分如電動機動器、軸承或者齒輪常易于失效。這意味著渦輪機需要日常維護，但這些維護無疑會提高風電的價格，所以延長這些關鍵組件的壽命可以極大的降低風電的成本。風電是當今世界增長最快的供能方式，因此其前景誘人。

    部件失效的原因常來自于微點蝕現象。微點蝕現象指渦輪機的齒輪和軸承不斷地滾動滑動，由此導致了動力傳動系統組分的表面裂紋。此外，接觸一旦開始就會加劇裂紋，不但磨損金屬而且會加劇已經存在的裂紋，直到昂貴的維護變得勢在必行，更有甚時，整個傳動系統都會崩潰。

    阿貢實驗室摩擦及熱力學，表面及潤滑相互作用，發現與工程創新（SLIDE）等三個部門負責相關研究。這三個部門的主要工作是研究潤滑劑和材料之間的相互作用，發明新的潤滑產品以及減少摩擦的涂料，進而減少微點蝕，在能量技術范圍內延長組件壽命。

    當SLIDE部門不小心將類金剛石材料（一種由類似金剛石中的碳碳鍵結合而制成的材料）應用于風葉渦輪機的涂料時，幸運女神眷顧了他們。

    阿貢實驗室優秀的研究人員Ali Erdemir說道 “我們認為如果它在其他滑動條件下仍有效，或許它就可以應用于風葉渦輪機傳動系統。最初，由于我們認為包覆層會因風葉渦輪機中的固有高壓而很快被磨損掉，所以我們并沒有對它指望太多，但事實是我們的擔心是多余的。”

    至今為止，這種名為N3FC的涂層材料已經被證實可以經過超1億次的實驗循環而不發生微點蝕。Erdemir承認他們也不知道這種材料的極限，因為它的承受能力超過了SLIDE的微點蝕測試系統的極限。如果在真實環境中仍有如此驚人的表現，這意味著為日后的維修省下了一大筆銀子，而且可以避免全國范圍內的風葉渦輪機失效，僅此一項就降低了近百萬美元的花費。但Ali Erdemir還補充道當前的首要任務是了解其具體工作原理。“

    ”我們至今仍然無法理解其中的機理。“ Erdemir.說，”由于硬度更大可以減少磨損。通常認為隨著組件磨損壽命的延長，包覆層的硬度也要相應提高，但是對于這種本身硬度不及基體鋼材的包覆層，傳統的理論無法給出好的解釋。“

    研究團隊現在渴望與相關企業合作以檢驗N3FC在真實應用中的表現如何。與此同時，他們一直在努力探究這一驚人科學發展背后的秘密。Erdemir說：”我們應該樂于去探索最深層次的謎底，以求設計出更好的涂料。“

    該研究團隊同時也在測試涂料在壓縮機密封上的應用。作為一種低摩擦表面涂料，它或許可以在自然大氣以及氫氣的氣氛中有較好的表現。Erdemir說道：”它在多方面都表現出良好的性能。“

    與此同時，阿貢實驗室摩擦技術部門仍在進行著探究工作，納米尺度實驗室使用拉曼光譜對其性能進行檢測（激光單色光檢測）。