facebook
> Strona główna > Grafen smarem usprawniającym pracę maszyny
Grafen smarem usprawniającym pracę maszyny

Zminimalizowanie tarcia od wielu lat stanowi wielki problem stojący przed konstruktorami maszyn. Badania laboratoryjne wykazały, że grafen może być wykorzystywany jako smar zmniejszający współczynnik tarcia pomiędzy elementami maszyn i łożysk. Dotyczące tego zagadnienia zdarzenie zostało rozstrzygnięte na TAK.


Tarcie jest jednym z najbardziej podstawowych zjawisk fizycznych, których doświadczamy na co dzień, ale które jest też ogromnie ważne przy projektowaniu maszyn. W wielu przypadkach producentom maszyn zależy na utrzymaniu współczynnika tarcia między wybranymi, stykającymi się, ruchomymi elementami w pewnym przedziale. Dla przykładu, koncerny samochodowe muszą produkować pojazdy, które będą się poruszały przy niskim zużyciu paliwa i oleju (tu potrzebne jest jak najniższe tarcie między elementami silnika i układu przeniesienia napędu), a jednocześnie będą miały krótką drogę hamowania (tu z kolei potrzebne jest tarcie jak najwyższe).

W pierwszym z powyższych przypadków, gdy potrzebne jest ograniczenie tarcia między elementami maszyny, do zmniejszenia współczynnika tarcia może służyć nakładanie smarów. Obecnie stosowane smary nie są do końca przyjazne środowisku i konieczne jest ich stosunkowo częste nakładanie. Wpływa to na koszt eksploatacji maszyn i zmniejsza ich efektywność. Naukowcy z Argonne National Laboratory w stanie Illinois pokazali, że stosowane dotychczas smary mogą zostać zastąpione przez grafen.

Związek ten posiada wszystkie cechy wymagane od materiału stosowanego jako składnik smaru – warstwa grafenowa dzięki niskiej reaktywności i nieprzepuszczalności dla cieczy i gazów, jest w stanie chronić powierzchnię urządzeń przed korozją i utlenianiem. Nie wymaga on ponadto żadnej mokrej bazy – może być nakładany bezpośrednio na wymagające tego powierzchnie i zachowuje swoje cechy zarówno w warunkach wysokiej, jak i niskiej wilgotności. Rozważane są również połączenia grafenu z innymi smarami w stanie ciekłym, które jest znacznie łatwiej nakładać i rozprowadzać po zakrzywionych powierzchniach. W przeprowadzonych badaniach wykazano, że pokrycie stali warstwą grafenu o grubości zaledwie ok. 1-2 nanometra jest w stanie nawet sześciokrotnie zmniejszyć jej współczynnik tarcia.

Istotną cechą, która wysuwa grafen na prowadzenie w stosunku do dotychczasowych smarów, jest możliwość jego zastosowania w urządzeniach znacznie mniejszej skali. Zastosowany on może zostać do modyfikacji właściwości mechanicznych mikro-, czy może nawet nanosystemów. Chociaż technologia grafenowych smarów nie została jeszcze opatentowana, istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo, że w przyszłości będą one powszechnie stosowane w różnych urządzeniach, w których kluczowe jest przekazywanie energii bez jej strat.

Artykuł dotyczy rozstrzygnięcia zdarzenia Grafen w produkcji łożysk kulkowych I. Zachęcamy do dyskutowania artykułu i rozstrzygnięcia w komentarzach na stronie zdarzenia.

Bibliografia:

http://www.anl.gov/sites/anl.gov/files/graphene_lubricant.pdf
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702113004574
http://www.anl.gov/articles/graphene-layers-dramatically-reduce-wear-and-friction-sliding-steel-surfaces
http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=21472.php
http://phys.org/news/2013-04-graphene-layers-friction-steel-surfaces.html



Powrót