Onderzoekers hebben een nieuw type niet-vloeibaar smeermiddel ontwikkeld waarvan is aangetoond dat het wrijving en slijtage aanzienlijk vermindert onder de extreme omstandigheden die in verschillende toepassingen worden aangetroffen, van luchtcompressoren tot raketsystemen.

De nieuwe vloeistofvrije composiet is gemaakt van een slurry van een materiaal dat grafeen wordt genoemd, zinkoxide, en het polymeer polyvinylideendifluoride. Grafeen is een extreem dunne laag koolstof die veel potentiële technologische toepassingen heeft, inclusief smering.

"Het heeft een superieure thermische geleidbaarheid, hoge sterkte en biedt ultralage wrijving, " zei Vilas Pol, een universitair hoofddocent chemische technologie aan de Purdue University.

De zinkoxidedeeltjes van nanogrootte die het team heeft ontwikkeld, zorgen ervoor dat het smeermiddel aan het metalen oppervlak blijft kleven. en het polymeer bindt het hele mengsel aan elkaar, zei afgestudeerde student chemische technologie Arthur Dysart.

Vaste smeermiddelen zijn nodig voor toepassingen zoals luchtcompressoren, apparatuur die wordt gebruikt in de voedingsindustrie, ruimtevoertuigen, tandwiel-en-ketting mechanismen, bevestigingsmiddelen die worden aangetroffen in omgevingen met hoge temperaturen, raketsystemen, hogesnelheidsprinters, hydraulische motoren in lieren, kranen en militaire voertuigen, hoogwaardige shredders en boorinstallaties.

"De fundamentele oorzaken van mechanisch falen zijn wrijving en slijtage, dus het verminderen van deze factoren verbetert de prestaties en levensduur van veel mechanische systemen, " zei Farshid Sadeghi, Purdue's Cummins Distinguished Professor in Werktuigbouwkunde. "Ondanks recente ontwikkelingen, vloeibare smeermiddelen kunnen niet worden gebruikt in situaties van hoge temperatuur of lage druk zoals een vacuümomgeving, dus droge vastestofsmeermiddelen zijn een levensvatbaar alternatief voor hun vloeibare tegenhangers in extreme bedrijfsomgevingen."

Onderzoekers testten roestvrijstalen oppervlakken die waren gecoat met het nieuwe smeermiddel.

"We hebben het getest onder worstcasescenario's, ", zei afgestudeerde student werktuigbouwkunde Abdullah A. Alazemi.

De bevindingen werden gedetailleerd in een onderzoekspaper gepubliceerd op 11 juli in het tijdschrift Koolstof .

"De duurzaamheid en veerkracht van deze zelfklevende coating suggereren een uitzonderlijk potentieel als droog smeermiddel voor toepassingen met hoge belasting, ' zei Pol.

De onderzoekers ontdekten dat het samengestelde smeermiddel een film vormt die de wrijving en slijtage aanzienlijk verbetert. Raman-spectroscopische analyse van slijtagelittekens onthulde deze aanhoudende beschermende film op contactoppervlakken.