Bijna iedereen is bekend met het polytetrafluorethyleen (PTFE), ook wel bekend als teflon, de merknaam van het chemiebedrijf DuPont. Beroemd als "niet-plakkerig" en waterafstotend, PTFE is een droog smeermiddel dat overal op machinecomponenten wordt gebruikt, van keukengereedschap en motorcilinders tot ruimtevaart en biomedische toepassingen.

Onlangs, technische onderzoekers van de Universiteit van Arkansas hebben een manier gevonden om het polymeer nog minder klevend te maken. Ze behandelden dunne films van PTFD met nanodeeltjes van silica en ontdekten dat het smeermateriaal de slijtage van het polymeer aanzienlijk verminderde terwijl de wrijving laag bleef. Dankzij het werk van de onderzoekers kunnen machines langer meegaan en efficiënter werken.

"Polytetrafluorethyleen is een grote, eng woord, zei. Min Zou, een universitair hoofddocent werktuigbouwkunde. "Waar we het hier over hebben is een materiaallaag of coating - een film - die in wezen niet plakt en hydrofoob is, wat betekent dat het water afstoot."

Vaste smeermiddelen zoals PTFE zijn aantrekkelijk omdat ze goed presteren bij hoge temperaturen, hebben lage onderhoudskosten en zijn schoon in vergelijking met vloeistoffen. Ze zijn essentieel in een industriële omgeving, waar de oppervlakken van verschillende mechanische onderdelen voortdurend met elkaar in contact komen.

PTFE steekt gunstig af bij andere vaste smeermiddelen vanwege zijn zelfsmerende eigenschappen, zijn vermogen om lage wrijving te produceren en zijn weerstand tegen hoge temperaturen en chemicaliën. Het wordt al vele jaren gebruikt als smeerpolymeer, en recentelijk hebben wetenschappers en ingenieurs geprobeerd het materiaal te verbeteren door nanodeeltjes "vulstoffen" op te nemen die de slijtage van het materiaal verminderen en zo de levensduur verlengen. Echter, hoge concentraties van deze nano-vulstoffen hebben een probleem veroorzaakt:terwijl het verminderen van slijtage, ze hebben ook het vermogen van het materiaal om wrijving te creëren vergroot.

"Een groot obstakel bij micro- en nanocomposietfilms was het onvermogen om een ​​vulmateriaal te vinden dat een goede slijtvastheid en een lage wrijvingscoëfficiënt biedt, ' zei Zou.

Maar dat is precies wat Zou in silica vond. Na integratie van het nanodeeltjesmateriaal in PTFE in twee verschillende concentraties, zij en haar afgestudeerde student Samuel Beckford brachten de dunne films aan op een roestvrijstalen ondergrond. Ze onderwierpen de films aan schurende tests om de mate van wrijving en slijtvastheid te meten. Ter vergelijking, ze deden dezelfde experimenten op een pure PTFE-film en op blank roestvrij staal. Andrew Wang van Ocean NanoTech, een lokaal technologiebedrijf, geholpen met de karakterisering van de grootte van de nanodeeltjes.

"Microfoto's onthulden dat de composietfilms met een hogere concentratie silica veel smallere slijtagesporen hadden nadat de monsters waren onderworpen aan wrijvingstests, ' zei Zou.

De studie is gepubliceerd in Tribologietransacties , een tijdschrift van de Society of Tribologists and Lubrication Engineers (STLE), en ontving de STLE Al Sonntag Award voor het beste gepubliceerde artikel over vaste smeermiddelen.