محرك سيراميكي

المحرك الخزفي هو محرك احتراق داخلي مصنوع من مواد خزفية مصممة خصيصًا . تسمح المحركات الخزفية بضغط وتمدد الغازات عند درجات حرارة عالية للغاية دون فقدان الحرارة أو تلف المحرك. ^{[ 1 ]} انتشرت فكرة المحركات الخزفية بفضل الدراسات الناجحة التي أُجريت في أوائل الثمانينيات والتسعينيات. في ظل ظروف مخبرية مضبوطة، تفوقت المحركات الخزفية على المحركات المعدنية التقليدية من حيث الوزن والكفاءة والأداء. كان يُنظر إلى المحركات الخزفية بالكامل على أنها التطور التالي في تكنولوجيا المحركات المستقبلية، ولكنها لم تدخل سوق السيارات بعد بسبب مشاكل التصنيع والجدوى الاقتصادية. ^{[ 2 ]}

بدأت الأبحاث لتطوير محركات ديزل أكثر كفاءة بعد أزمة الطاقة في سبعينيات القرن الماضي ، مما أدى إلى ظهور سوق جديدة للمركبات الموفرة للوقود. وعد تصميم جديد لمحرك توربيني غازي بكفاءة حرارية عالية، لكنه كان بحاجة إلى مادة تتحمل درجات حرارة تصل إلى 1370 درجة مئوية (2500 درجة فهرنهايت) . لم تسمح هذه الحرارة العالية باستخدام مواد متوفرة بسهولة مثل المعادن والسبائك الفائقة ومركبات الكربون . ونتيجة لذلك، أجرت مراكز أبحاث ممولة حكوميًا في الولايات المتحدة واليابان وألمانيا والمملكة المتحدة تجارب لاستبدال المعادن بالسيراميك. ساعدت مقاومة السيراميك العالية للحرارة في تمهيد الطريق لأول استخدام تجاري لمحركات التوربينات الغازية ، والتي أدت نجاحاتها إلى فكرة محرك مصنوع بالكامل من السيراميك. ^{[ 1 ] [ 3 ]}  

بين عامي 1985 و1989، أنتجت نيسان ، بالتعاون مع شركة NGK ، أول شاحن توربيني سيراميكي في العالم ، وقد ظهرت به لأول مرة في سيارة فيرليدي Z 200ZR موديل 1985. ^{[ 1 ] [ 4 ]} طورت إيسوزو محرك ديزل سيراميكي استخدم السيراميك في المكابس وحلقات المكابس وعجلات الشاحن التوربيني. ^{[ 5 ]} كما طورت إيسوزو محركًا يستخدم بطانات أسطوانات مصنوعة من مواد سيراميكية مثل نتريد السيليكون . واستخدمت إيسوزو أيضًا السيراميك في صمامات السحب والعادم، ومشعب العادم، وغطاء الشاحن التوربيني، وعمود الكامات، والعزل الحراري، وأذرع الصمامات. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

اعتُبرت التوقعات المتعلقة بمحرك التوربين المركب الأديباتي (محرك نظري عالي الكفاءة الحرارية) قابلة للتطبيق باستخدام مواد السيراميك التقنية. وتوقعت ورقة بحثية تقنية نُشرت عام 1987 بقلم روي كامو بدء الإنتاج الضخم لهذه المحركات في عام 2000. ومع ذلك، فقد بُنيت هذه التوقعات على الاعتقاد بأن السيراميك سيتغلب على "منهجية التصميم، وعملية التصنيع، وتكلفة التشغيل، ومراقبة جودة الإنتاج الضخم اللازمة للإنتاج بكميات كبيرة". ^{[ 9 ]}

حالياً، لا تُعدّ المحركات الخزفية قابلة للإنتاج بكميات كبيرة. فالأجزاء الكبيرة، مثل كتلة المحرك ، قد يكون تصنيعها من الخزف أمراً صعباً نظراً لهشاشتها وصلابتها.

في عام 1982، اختبرت شركة إيسوزو سيارة بمحرك سيراميكي بالكامل بالقرب من خليج كينكو . ^{[ 10 ]}

في عام 1988، قدمت تويوتا محركًا سيراميكيًا في سيارتها كراون ، ^{[ 11 ]} بالإضافة إلى سيارتها النموذجية GTV (مركبة التوربينات الغازية) . ^{[ 12 ]}