Nyt solidt smøremiddel har vist sig at reducere friktion og slid på ståloverflader

Forskere har skabt en ny type ikke-flydende smøremiddel, der har vist sig at reducere friktion og slid betydeligt under de ekstreme forhold, der findes i forskellige applikationer, fra luftkompressorer til missilsystemer.

Den nye væskefri komposit er lavet af en opslæmning af et materiale kaldet grafen, Zinkoxid, og polymeren polyvinylidendifluorid. Grafen er et ekstremt tyndt lag kulstof, der har mange potentielle teknologiske anvendelser, inklusive smøring.

"Det har overlegen varmeledningsevne, høj styrke og giver ultralav friktion, " sagde Vilas Pol, en lektor i kemiteknik ved Purdue University.

Zinkoxidpartiklerne i nanostørrelse, som holdet udviklede, tillader smøremidlet at klæbe til metaloverfladen, og polymeren binder hele blandingen sammen, sagde kemiingeniørstuderende Arthur Dysart.

Faste smøremidler er nødvendige til applikationer såsom luftkompressorer, udstyr, der anvendes i fødevareindustrien, rumfartøjer, gear- og kædemekanismer, fastgørelseselementer, der findes i højtemperaturmiljøer, missilsystemer, højhastighedsprintere, hydrauliske motorer i spil, kraner og militærkøretøjer, højtydende shreddere og borerigge.

"De grundlæggende årsager til mekanisk fejl er friktion og slid, så at reducere disse faktorer forbedrer ydeevnen og levetiden for mange mekaniske systemer, " sagde Farshid Sadeghi, Purdue's Cummins Distinguished Professor of Mechanical Engineering. "På trods af de seneste fremskridt, flydende smøremidler kan ikke bruges i situationer med høj temperatur eller lavt tryk, såsom et vakuummiljø, så tørre faststofsmøremidler er et levedygtigt alternativ til deres flydende modparter i ekstreme driftsmiljøer."

Forskere testede overflader i rustfrit stål belagt med det nye smøremiddel.

"Vi testede det under worst-case scenarier, " sagde kandidatstuderende i maskinteknik Abdullah A. Alazemi.

Resultaterne blev beskrevet detaljeret i et forskningspapir offentliggjort den 11. juli i tidsskriftet Kulstof .

"Holdbarheden og modstandsdygtigheden af ​​denne klæbende belægning antyder exceptionelt potentiale som et tørt smøremiddel til høje lastbærende applikationer, " sagde Pol.

Forskerne fandt ud af, at det sammensatte smøremiddel danner en film, der markant forbedrer friktion og reduktion af slid. Raman spektroskopisk analyse af slid-ar afslørede denne vedvarende beskyttende film på kontaktflader.