• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  • Las capas de grafeno reducen drásticamente el desgaste y la fricción en las superficies de acero deslizantes.

    La estructura hexagonal del grafeno lo convierte en un excelente lubricante.

    (Phys.org) —A veces, todo lo que se necesita es una cantidad extremadamente pequeña de material para marcar una gran diferencia. Los científicos del Laboratorio Nacional de Argonne han descubierto recientemente que podrían sustituir capas de grafeno de un átomo de espesor por lubricantes a base de aceite en superficies de acero deslizantes. permitiendo una reducción drástica en la cantidad de desgaste y fricción.

    Nuevos estudios dirigidos por los científicos de materiales de Argonne, Anirudha Sumant y Ali Erdemir, demostraron que el grafeno puede reducir drásticamente la tasa de desgaste y el coeficiente de fricción (COF) del acero. Las marcadas reducciones en la fricción y el desgaste se atribuyen al bajo cizallamiento y la naturaleza altamente protectora del grafeno. que también evitó la oxidación de las superficies de acero cuando estaban presentes en las interfaces de contacto deslizantes.

    Los rodamientos de bolas de acero inoxidable forman parte integral de muchas máquinas mecánicas en movimiento, desde abanicos de mesa hasta turbinas eólicas gigantes.

    "Reducir las pérdidas de energía y materiales en estos sistemas mecánicos en movimiento debido a la fricción y el desgaste sigue siendo uno de los mayores desafíos de ingeniería de nuestro tiempo, "Dijo Sumant.

    Los lubricantes actuales reducen la fricción y el desgaste mediante el uso de aditivos nocivos para el medio ambiente, o en algunos casos, lubricantes sólidos como disulfuro de molibdeno o ácido bórico. Los lubricantes a base de aceite deben volver a aplicarse constantemente, produciendo residuos adicionales. El costo de aplicar recubrimientos lubricantes sólidos es bastante alto y debido al espesor finito, no duran mucho y también deben volver a aplicarse con un coste elevado.

    Por otra parte, Los recubrimientos hechos de escamas de grafeno no son dañinos para el medio ambiente y pueden durar un tiempo considerable debido a la capacidad de las escamas para reorientarse durante los ciclos de desgaste iniciales. proporcionando un COF bajo durante el deslizamiento.

    Sumant y Erdemir estimaron que la reducción de la pérdida de energía por fricción ofrecida por los nuevos materiales produciría un ahorro de energía potencial de 2,460 millones de kilovatios-hora por año. equivalente a 420, 000 barriles de petróleo.

    "Aplicar o volver a aplicar el revestimiento de grafeno no requiere ningún paso de procesamiento adicional más que simplemente rociar una pequeña cantidad de solución sobre la superficie de interés, simplificando este proceso, económico, y respetuoso con el medio ambiente, "dijo Diana Berman, investigador postdoctoral en el Centro de Materiales a Nanoescala de Argonne (CNM).

    "Es interesante ver cómo un material de un átomo de espesor afecta las propiedades a mayor escala, ", Dijo Sumant." Creo que el grafeno tiene potencial como lubricante sólido en la industria automotriz y, una vez completamente desarrollado, podría tener impactos positivos en muchas aplicaciones mecánicas que podrían conducir a un tremendo ahorro de energía ".

    Sumant está asociado con el CNM de Argonne, mientras que Erdemir trabaja para la División de Sistemas Energéticos de Argonne. El financiamiento provino de la oficina de Investigación y Desarrollo Dirigida por el Laboratorio de Argonne.

    El equipo publicó recientemente sus hallazgos en dos artículos consecutivos en la revista de alto impacto. Carbón .


    © Ciencia http://es.scienceaq.com