Используя биоотходы от растений маниоки, ученые создали покрытие, которое фактически устраняет трение в металлических деталях. Этот прорыв может обеспечить лучшую экономию топлива, продлить срок службы движущихся деталей и обеспечить огромную экономию во множестве отраслей.
Несмотря на все, что они могут сделать для нас, движущиеся детали внутри машин сопряжены с неотъемлемой проблемой: трением.
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 утверждают, 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, находящимися в контакте 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 его 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, вызванные износом, создавая 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 отсутствию трения, которое оставалось прочным в нормальных условиях в течение примерно 150 000 циклов.
«Это исследование действительно может затронуть большинство отраслей промышленности», — 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 устойчивое промышленное будущее».
В документе описывается результаты были опубликованы в журнале Applied Materials Today.
