Ein aktueller wissenschaftlicher Durchbruch hat eine Beschichtung aus Maniokabfällen geschaffen, die die Reibung zwischen Metallteilen praktisch eliminiert. Diese Entdeckung könnte in vielen Branchen zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz, einer längeren Lebensdauer beweglicher Teile und erheblichen Kosteneinsparungen führen.
Das Problem der Reibung
Bewegliche Maschinenteile haben ein inhärentes Problem: Reibung. Laut einer aktuellen Forschungsarbeit von Wissenschaftlern verschiedener Institutionen in Afrika und den Vereinigten Staaten verbraucht Reibung jedes Jahr etwa ein Fünftel der weltweit produzierten Energie. Darüber hinaus machen Reibungsschäden an Maschinen zwischen einem und vier Prozent des BIP der Industrieländer aus.
In der Automobilindustrie werden etwa 30 % des in Personenkraftwagen verwendeten Kraftstoffs zur Reibungsüberwindung verwendet.
Auswirkungen auf Kraftstoffkosten und Einsparungen
Die Reduzierung der Reibung könnte erhebliche Auswirkungen auf die Betriebskosten von Maschinen haben und Kraftstoff in Autos sparen. Das Forschungsteam unter der Leitung von Winston „Wole“ Soboyejo, Präsident des SUNY Polytechnic Institute of New York, und Tabiri Kwayie Asumadu, einem Postdoktoranden, entschied sich dafür Bewältigen Sie die Reibungsherausforderung, indem Sie sich auf ein Konzept konzentrieren, das als „Superschmierfähigkeit“ bekannt ist. Superschmierfähigkeit ist ein Zustand nahezu null Reibung zwischen zwei trockenen Materialien, die sich in Bewegung befinden und miteinander in Kontakt stehen.
Forschung
Bisher wurde Superschmierungsverhalten nur zwischen extrem kleinen Partikeln im Nanometerbereich beobachtet. Die neue Studie zeigt jedoch, dass das Phänomen auch im makroskopischen Maßstab möglich ist.
Zu diesem Zweck lagerten die Forscher Kohlenstoff aus Maniokpflanzen mithilfe eines kostengünstigen Hochtemperatur-Biospray-Behandlungsverfahrens auf Metalloberflächen ab. Sobald der Kohlenstoff an das Metall gebunden war, nahm er die Struktur von Graphen an, einem Material, das aus einer einzigen Schicht besteht Dieses Material füllte die durch den Verschleiß entstandenen Rillen und erzeugte reine Graphen-Kontaktpunkte, die das darunter liegende Metall schützten.
Ergebnisse und Anwendungen
In Tests erzeugte Kohlenstoff, der an Stahl- und Nickelsubstrate gebunden war, einen praktisch reibungsfreien Zustand, der unter normalen Bedingungen etwa 150.000 Zyklen lang robust blieb.
„Diese Forschung könnte sich wirklich auf die meisten Branchen auswirken“, sagte Asumadu.
„Von der Biomedizin über die Energie bis hin zu praktisch jeder Art der Fertigung könnte dieser Ansatz dazu beitragen, die Lebensdauer von Maschinenteilen zu verlängern, Wartungs- und Austauschkosten zu senken und eine nachhaltigere industrielle Zukunft zu schaffen.“ »
Veröffentlichung der Ergebnisse
Der Artikel, der die Ergebnisse beschreibt, wurde in der Zeitschrift Applied Materials Today veröffentlicht.
Dieser Fortschritt stellt nicht nur eine Innovation in den Bereichen Materialien und Technik dar, sondern bietet auch eine nachhaltige Lösung zur Verringerung der Ressourcenabhängigkeit und zur Verbesserung der Energieeffizienz in verschiedenen industriellen Anwendungen.
Quelle : sunypoly.edu