Используя биологические отходы растений маниоки, ученые создали покрытие, практически исключающее трение металлических деталей. Этот прорыв может обеспечить лучшую экономию топлива, продлить срок службы движущихся частей и обеспечить огромную экономию во многих отраслях.
Несмотря на все, что они могут для нас сделать, движущиеся части внутри механизмов имеют внутреннюю проблему: трение.
Согласно исследованию, только что опубликованному учеными из различных институтов Африки и США, трение является причиной потребления около одной пятой всей энергии, генерируемой в мире каждый год. Более того, пишут авторы, ущерб, вызванный трением в оборудовании, съедает от одного до четырех процентов ВВП промышленно развитых стран. Исследователи говорят, что в автомобильной промышленности около 30% топлива, заправляемого в легковые автомобили, используется для преодоления трения.
Таким образом, снижение трения может оказать существенное влияние на стоимость работы с машинами и потенциально сэкономить топливо, используемое при эксплуатации автомобилей. Исследовательская группа, возглавляемая президентом Нью-Йоркского политехнического института SUNY Уинстоном «Воле» Собойеджо и научным сотрудником Табири Квайи Асумаду, решила заняться проблемой трения, сосредоточившись на концепции, известной как «суперсмазка». Сверхсмазывающая способность — это состояние почти нулевого трения между двумя движущимися сухими материалами, контактирующими друг с другом.
До сих пор суперсмазывающее поведение наблюдалось только между сверхмаленькими частицами наномасштаба. Однако новое исследование показывает, что это явление возможно на макроуровне.
Чтобы заставить это работать, исследователи нанесли углерод, полученный из растений маниоки, на металлические поверхности, используя недорогой процесс высокотемпературной обработки биологических отходов. Когда углерод связался с металлом, он стал иметь след графена, материала, состоящего из одного слоя атомов углерода. Этот материал заполнил канавки, образовавшиеся в результате износа, создав точки контакта, состоящие только из графена, которые защищали находящийся под ними металл.
В ходе испытаний углерод, связанный со стальными и никелевыми подложками, привел к практически полному состоянию без трения, которое оставалось прочным в нормальных условиях в течение примерно 150 000 циклов.
«Это исследование действительно может затронуть большинство отраслей», — сказал Асумаду. «От биомедицины до энергетики и почти всех видов производства — этот подход может помочь продлить срок службы деталей машин, снизить затраты на техническое обслуживание и замену и создать более эко-устойчивое промышленное будущее».
Статья с описанием результатов была опубликована в журнале Applied Materials Today.
Источник: SUNY Polytechnic Institute.
