Cualquiera que haya llevado su automóvil a un cambio de aceite reconoce la importancia de reducir la fricción que surge cuando el acero toca el acero.

Los investigadores del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) han estado trabajando durante años para reemplazar el aceite con lubricantes sólidos como el grafeno, que es un sustituto más económico y eficiente, uno que dure mucho más.

Programa de Investigación y Desarrollo Dirigido por Laboratorio de Argonne (LDRD), lo que les dio el capital inicial que necesitaban para comenzar su experimentación, inicialmente financió el trabajo de los investigadores de Argonne Anirudha Sumant y Ali Erdemir.

El grafeno también se puede utilizar para proteger mejor los rodamientos de bolas, que puede corroerse con el tiempo cuando se expone al agua, el proceso comúnmente conocido como tribo-corrosión. El proceso desarrollado por Argonne basado en grafeno ha demostrado que unas pocas capas de grafeno no solo reducen siete veces la fricción del acero contra el acero y diez veces el desgaste. 000 veces, pero también reduce significativamente el problema de la tribo-corrosión.

"Esa es una mejora significativa con respecto a cualquier otro recubrimiento de lubricante sólido disponible en la actualidad, "Dijo Sumant." Además, la cantidad de grafeno necesaria es muy pequeña y, por lo tanto, el costo es mucho menor y eliminar el desperdicio de aceite sería más respetuoso con el medio ambiente. que es un gran beneficio adicional ".

El trabajo de Sumant y sus colegas tiene implicaciones de gran alcance tanto dentro como fuera de la industria del automóvil. Podría ayudar a que las turbinas eólicas se muevan con mayor facilidad, permitiéndoles producir más energía. También puede sellar mejor la maquinaria cuando bombea petróleo o gas desde el suelo o en el mar.

El equipo de Argonne, dirigido por Sumant, quien es investigador en el Centro de Materiales a Nanoescala, pasó a ganar dos subvenciones adicionales por un total de $ 1.4 millones del Departamento de Energía de EE. UU.

Fue a través de la financiación inicial de LDRD que reconocieron al grafeno como un lubricante sólido emergente, uno que funcione de manera diferente a los lubricantes existentes a base de aceite y otros lubricantes sólidos, incluyendo lubricante de grafito e incluso carbono tipo diamante.

El grafeno no solo funciona mejor, es más asequible. Incluso el grafeno de calidad moderada funciona muy bien para aplicaciones tribológicas, que no es el caso de varias aplicaciones de sensores y electrónica.

La mayor parte del costo de los recubrimientos de lubricantes sólidos convencionales se relaciona con la infraestructura necesaria para aplicarlos, incluida la electricidad para hacer funcionar la maquinaria relacionada y el mantenimiento de las máquinas. No es así con el grafeno, que se puede aplicar rociando una solución en el aire y puede revestir cualquier forma o tamaño complicado, y sobre una gran superficie.

En un esfuerzo por llevar sus hallazgos al mercado, Sumant y su equipo están trabajando actualmente con dos empresas diferentes en industrias muy diferentes.

El primero es uno de los principales proveedores mundiales de sellos mecánicos para bombas. Está trabajando con los científicos para reemplazar sus sellos de carburo de silicio con grafeno, lo que reduciría el desgaste y la fricción.

El equipo también tiene previsto trabajar con otra empresa del sector del automóvil, que utiliza moldes para crear piezas de automóvil, incluidos los paneles de las puertas. Los investigadores de Argonne buscan desarrollar un nuevo lubricante que pueda reducir la fricción en las aplicaciones de conformado de metales y, por lo tanto, reducir el costo de fabricación de automóviles.

Vivian Sullivan, Gerente del programa LDRD en Argonne, dijo que el experimento del grafeno es un excelente ejemplo de cómo la ciencia básica se puede utilizar para medios prácticos fuera del laboratorio.

"Descubrimientos como este tienen aplicaciones del mundo real, que es exactamente lo que busca el DOE, ", dijo." Es por eso que el departamento dio su apoyo a este proyecto después de la ronda inicial de financiación del LDRD ".

LDRD admite alto riesgo, investigación y desarrollo potencialmente de alto valor. Fomenta la creación de conceptos técnicos novedosos y mejora la capacidad de los laboratorios nacionales para perseguir sus propios objetivos estratégicos, así como los de las agencias de financiación federales.

"Es una de las principales formas en que los laboratorios revitalizan continuamente su investigación, "dijo Supratik Guha, Asesor científico sénior de Argonne y director de la división de Nanociencia y tecnología y del Centro de materiales a nanoescala, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE.