Neuer Festschmierstoff reduziert Reibung und Verschleiß auf Stahloberflächen

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Forscher haben eine neue Art von nicht-flüssigem Schmiermittel entwickelt, von dem gezeigt wurde, dass es Reibung und Verschleiß unter den extremen Bedingungen, die in verschiedenen Anwendungen zu finden sind, von Luftkompressoren bis hin zu Raketensystemen, deutlich reduziert.

Der neue flüssigkeitsfreie Verbundwerkstoff besteht aus einer Aufschlämmung aus einem Material, das Graphen, Zinkoxid, und dem Polymer Polyvinylidendifluorid genannt wird. Graphen ist eine extrem dünne Kohlenstoffschicht, die viele technologische Anwendungen einschließlich der Schmierung bietet.

"Es hat eine überlegene Wärmeleitfähigkeit, hohe Festigkeit und bietet ultralow Reibung", sagte Vilas Pol, ein Associate Professor für Chemical Engineering an der Purdue University.

Die Nano-Zinkoxid-Partikel, die das Team entwickelt hat, erlauben es dem Schmiermittel, an der Metalloberfläche zu haften, und das Polymer bindet die gesamte Mischung zusammen, sagte der Chemieingenieur-Student Arthur Dysart.

Festschmierstoffe werden für Anwendungen wie Luftkompressoren, Ausrüstung in der Lebensmittelindustrie, Raumfahrzeuge, Getriebe- und Kettenmechanismen, Befestigungen in Hochtemperaturumgebungen, Raketensysteme, Hochgeschwindigkeitsdrucker, Hydraulikmotoren in Winden, Kräne benötigt und Militärfahrzeuge, Hochleistungszerkleinerer und Bohrgeräte.

"Die Hauptursachen für mechanisches Versagen sind Reibung und Verschleiß. Die Reduzierung dieser Faktoren verbessert die Leistung und Lebensdauer vieler mechanischer Systeme", sagte Farshid Sadeghi, Purdues Cummins Distinguished Professor of Mechanical Engineering. "Trotz der jüngsten Fortschritte können Flüssigschmierstoffe nicht in Situationen mit hoher Temperatur oder niedrigem Druck, wie etwa in einer Vakuumumgebung, verwendet werden, so dass trockene Festkörperschmierstoffe eine brauchbare Alternative zu ihren flüssigen Gegenstücken in extremen Betriebsumgebungen sind."

Die Forscher testeten Edelstahloberflächen, die mit dem neuen Schmiermittel beschichtet waren.

"Wir haben es unter Worst-Case-Szenarien getestet", sagte Abdullah A. Alazemi, Diplom-Student für Maschinenbau.

Die Ergebnisse wurden in einer Forschungsarbeit am 11. Juli in der Zeitschrift Carbon veröffentlicht.

"Die Haltbarkeit und Belastbarkeit dieser Klebstoffbeschichtung weist auf ein außergewöhnliches Potenzial als Trockenschmiermittel für Anwendungen mit hoher Last hin", sagte Pol.

Die Forscher fanden heraus, dass das Verbundschmiermittel einen Film aufbaut, der die Reibung und die Verschleißreduzierung deutlich verbessert. Raman-spektroskopische Analyse von Verschleißnarben zeigte diesen dauerhaften Schutzfilm auf Kontaktoberflächen.

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