Graphene added to non-liquid lubricant to reduce significant friction and wear / Il grafene è stato aggiunto al lubrificante non liquido per ridurre l'attrito e l'usura in modo significativo
A new type of non-liquid lubricant containing graphene reduces friction and wear under conditions found applications including air compressors to missile systems, claim researchers in the US.
Developed by researchers at Purdue University, the new liquid-free composite is made from a slurry of graphene, zinc oxide, and the polymer polyvinylidene difluoride.
“It [graphene] has superior thermal conductivity, high strength and provides ultralow friction,” said Vilas Pol, an associate professor of chemical engineering at Purdue University.
The nanosize zinc-oxide particles allow the lubricant to stick to the metal surface, and the polymer binds the whole mixture together, said chemical engineering graduate student Arthur Dysart.
Solid lubricants are needed for numerous applications such as air compressors, equipment used in the food industry, space vehicles, gear-and-chain mechanisms, fasteners found in high-temperature environments, and missile systems.
“The fundamental causes of mechanical failure are friction and wear, so reducing these factors improves the performance and lifetime of many mechanical systems,” said Farshid Sadeghi, Purdue’s Cummins Distinguished Professor of Mechanical Engineering. “Despite recent advances, liquid lubricants cannot be used in situations of high temperature or low pressure such as a vacuum environment, so dry solid-state lubricants are a viable alternative to their liquid counterparts in extreme operating environments.”
Makeup & performance of a new non-liquid lubricant
Researchers tested stainless-steel surfaces coated with the new lubricant. “We tested it under worst-case scenarios,” said mechanical engineering graduate student Abdullah A. Alazemi. Findings were detailed in a research paper published on July 11 in Carbon.
“The durability and resilience of this adhesive coating suggest exceptional potential as a dry lubricant for high load-bearing applications,” Pol said.
The researchers found that the composite lubricant sets up a film that significantly improves friction and wears reduction. Raman spectroscopic analysis of wear scars revealed this persistent protective film on contact surfaces.
The research is ongoing, and future work is planned with industrial partners. The researchers applied for a patent through the Purdue Research Foundation’s Office of Technology Commercialisation.
ITALIANO
Un nuovo tipo di lubrificante non liquido contenente grafene riduce l'attrito e l'usura in applicazioni che includono compressori d'aria e sistemi missilistici, affermano ricercatori negli Stati Uniti.
Sviluppato dai ricercatori dell'Università Purdue, il nuovo composito liquido è costituito da una sospensione di grafene, ossido di zinco e polivinilidene difluoride polimero.
"Esso [il grafene] ha una conducibilità termica superiore, alta resistenza e fornisce un attrito ultraleggero", ha detto Vilas Pol, un professore associato di ingegneria chimica presso la Purdue University.
Le particelle nano di ossido di zinco permettono al lubrificante di attaccarsi alla superficie metallica e il polimero lega insieme l'intera miscela, ha detto il dottor Arthur Dysart, laureato di ingegneria chimica.
Sono necessari lubrificanti solidi per numerose applicazioni quali compressori d'aria, attrezzature utilizzate nell'industria alimentare, veicoli spaziali, meccanismi di trasmissione a catena, elementi di fissaggio in ambienti ad alta temperatura e sistemi missilistici.
"Le cause fondamentali di guasto meccanico sono l'attrito e l'usura, riducendo così questi fattori migliorano le prestazioni e la durata di molti sistemi meccanici", ha affermato Farshid Sadeghi, professore ordinario di ingegneria meccanica Cummins di Purdue. "Nonostante i recenti progressi, i lubrificanti liquidi non possono essere utilizzati in situazioni di alta temperatura o di bassa pressione come un ambiente in presenza di vuoto, quindi lubrificanti a stato solido a secco sono un'alternativa valida alle loro controparti liquide in ambienti estremamente operativi".
I ricercatori hanno provato superfici in acciaio inox rivestite con il nuovo lubrificante. "Lo abbiamo testato in scenari peggiori", ha detto lo studente di laurea in ingegneria meccanica Abdullah A. Alazemi. I risultati sono stati dettagliati in un documento di ricerca pubblicato l'11 luglio in Carbon.
"La durabilità e la resilienza di questo rivestimento adesivo suggeriscono un potenziale eccezionale come lubrificante secco per applicazioni ad elevata portata", ha dichiarato Pol.
I ricercatori hanno scoperto che il lubrificante composito crea un film che migliora significativamente l'attrito e ne comporta la riduzione. L'analisi spettroscopica di Raman delle cicatrici di usura ha rivelato l'effetto di questa protettiva pellicola sulle superfici di contatto.
La ricerca è in corso, e il futuro lavoro è previsto con i partner industriali. I ricercatori hanno chiesto un brevetto attraverso la Commercializzazione di Office of Technology della Fondazione Purdue Research.
Da:
https://www.theengineer.co.uk/graphene-lubricant-friction/?cmpid=tenews_3794654&adg=CA40D8F0-63B9-4BE1-90A0-3379B1DDE40E
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