Forskning forbedrer tørt smøremiddel, der bruges i maskiner og biomedicinsk udstyr

Næsten alle kender polytetrafluorethylen (PTFE), ellers kendt som teflon, mærkenavnet brugt af kemifirmaet DuPont. Berømt for at være "ikke-klæbrig" og vandafvisende, PTFE er et tørt smøremiddel, der bruges på maskinkomponenter overalt, fra køkkenværktøj og motorcylindre til rum og biomedicinske anvendelser.

For nylig, ingeniørforskere ved University of Arkansas fandt en måde at gøre polymeren endnu mindre klæbende. De behandlede tynde film af PTFD med silica -nanopartikler og fandt ud af, at smørematerialet reducerede slid på polymeren betydeligt, samtidig med at der opretholdtes et lavt friktionsniveau. Forskernes arbejde vil gøre det muligt for maskiner at holde længere og fungere mere effektivt.

"Polytetrafluorethylen er en stor, skræmmende ord, "sagde. Min Zou, lektor i maskinteknik. "Det, vi taler om her, er et materialelag eller en belægning - en film - der i det væsentlige ikke klæber og er hydrofob, hvilket betyder, at det frastøder vand. "

Massive smøremidler som PTFE er tiltalende, fordi de fungerer godt ved høje temperaturer, har lave vedligeholdelsesomkostninger og er rene i forhold til væsker. De er vigtige i industrielle rammer, hvor overfladerne på forskellige mekaniske dele konstant kommer i kontakt med hinanden.

PTFE sammenligner sig positivt med andre faste smørematerialer på grund af dets selvsmørende egenskaber, dets evne til at producere lav friktion og dets modstandsdygtighed over for høje temperaturer og kemikalier. Det har været brugt som smørepolymer i mange år, og for nylig har forskere og ingeniører forsøgt at forbedre materialet ved at inkorporere nanopartikel "fyldstoffer", der reducerer slid på materialet og dermed forlænger dets levetid. Imidlertid, høje koncentrationer af disse nanofyldstoffer har skabt et problem:samtidig med at slid reduceres, de har også øget materialets evne til at skabe friktion.

"En stor hindring i mikro- og nanokompositfilm har været manglende evne til at finde et fyldstof, der giver god slidstyrke samt en lav friktionskoefficient, "Sagde Zou.

Men det er præcis, hvad Zou fandt i silica. Efter at have integreret nanopartikelmaterialet i PTFE i to forskellige koncentrationer, hun og hendes kandidatstuderende Samuel Beckford påførte de tynde film på et underlag i rustfrit stål. De udsatte filmene for slibende test for at måle graden af ​​friktion og slidstyrke. Til sammenligning, de gjorde de samme forsøg på en ren PTFE -film og på bar rustfrit stål. Andrew Wang med Ocean NanoTech, et lokalt teknologifirma, hjalp med størrelse karakterisering af nanopartikler.

"Mikrografer afslørede, at de sammensatte film med en højere koncentration af silica havde meget smallere slidspor, efter at prøverne blev udsat for gnidningstest, "Sagde Zou.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Tribologi -transaktioner , et tidsskrift for Society of Tribologists and Lubrication Engineers (STLE), og modtog STLE Al Sonntag Award for det bedste papir udgivet om faste smøremidler.