Un rivestimento camaleonte è un tipo di strato superficiale applicato a vari manufatti che ha qualità adattative. Di solito, è composto da materiali ingegnerizzati su scala nanotecnologica intorno alle dimensioni di singoli atomi o piccole molecole. I rivestimenti sono progettati per avere proprietà come la capacità di modificare la struttura della superficie o rispondere dinamicamente all’umidità, alle temperature estreme o agli ambienti sotto vuoto, come per i rivestimenti riutilizzabili dei veicoli di lancio nei razzi. Vengono spesso utilizzati rivestimenti compositi costituiti da più strati di materiali diversi nel rivestimento in modo che possa essere autolubrificante e avere un punto di fusione inferiore al normale.
I primissimi tipi di rivestimenti per il controllo dell’usura progettati su scala nanometrica erano basati sull’elemento tungsteno poiché è un metallo ampiamente utilizzato nella produzione di parti metalliche ad alto stress. Sono stati studiati composti come WC, tungsteno fuso con carbonio simile al diamante (DLC) e disolfuro di tungsteno, WS2. Metalli come il tungsteno e l’ittrio fanno spesso parte di un rivestimento camaleontico perché la loro qualità lubrificante è fornita da lubrificanti secchi sotto forma di carbonio, zolfo o altre nanoparticelle che interagiscono favorevolmente con essi. L’oro e l’argento sono altri elementi metallici frequentemente utilizzati, poiché hanno la capacità di resistere a un elevato livello di gradiente di temperatura in cui possono esibire qualità lubrificanti quando incorporati all’interno di una struttura a matrice. Il carbonio grafitico è incluso in alcune formule anche come utile superficie di scorrimento in presenza di acqua o elevata umidità.
Un esempio di quello che è considerato un rivestimento camaleonte di seconda generazione a partire dal 2004 è la zirconia stabilizzata con ittrio (YSZ), una forma di ceramica, che è incorporata all’interno di una struttura a griglia d’oro che incapsula nanoparticelle di bisolfuro di molibdeno, MoS2 e carbonio simile al diamante. Questa particolare composizione di rivestimento camaleontico può sopportare cicli di attrito radente di 10,000 ripetizioni o più senza degradarsi e temperature fino a 932° a 1,112° Fahrenheit (da 500° a 600° Celsius). Ciò ha portato all’interesse di varie aziende manifatturiere nel settore aerospaziale. Tali rivestimenti camaleonti sono progettati per avere proprietà tribologiche, dove la tribologia si riferisce alla capacità del rivestimento di resistere all’attrito, all’usura e di avere anche aspetti autolubrificanti.
L’aspetto chiave di qualsiasi rivestimento camaleonte è che ha una morfologia reversibile nella sua composizione. Il rivestimento deve essere in grado di modificare l’attrito e l’usura in risposta alle condizioni e quindi tornare a uno stato latente senza degradazione chimica. Le arene in cui questo è importante includono la costruzione di elementi strutturali e aerodinamici per veicoli ipersonici sottoposti a sollecitazioni fisiche estreme ad altitudini e velocità elevate.
Un rivestimento camaleonte è progettato per avere un ampio cambiamento nelle proprietà del materiale da una scala di un trilionesimo di metro fino a un decimo di millimetro (da 0.0000000001 a 0.0001 metri). La ricerca del marzo 2011 per l’esercito degli Stati Uniti ha prodotto un rivestimento camaleontico composto da composti di nitruro, argento e MoS2 che ha stabilito un record mondiale di durata. Il materiale è stato sottoposto a cicli oltre 300,000 volte attraverso un intervallo di temperatura dalla temperatura ambiente fino a 1,292° Fahrenheit (700° Celsius) senza alcun degrado evidente nelle proprietà del materiale.