El lubricante de alta tecnología se forma solo cuando es necesario
Los lubricantes que reducen la fricción se crean precisamente donde ésta es mayor: en la TU Wien, esto se consiguió con materiales especiales 2D.
Nuestro cuerpo tiene mucho en común con las máquinas: tenemos articulaciones móviles, hay fricción y desgaste, por lo que se necesitan lubricantes adecuados. El cuerpo los produce de forma natural por sí mismo; ahora también es posible hacer algo parecido con las máquinas.
Philipp Grützmacher y Carsten Gachot delante de un tribómetro
Technische Universität Wien
En forma de nanopartículas, el selenio se aplica a la superficie del molibdeno, formándose entonces diseleniuro de molibdeno bajo una fuerte carga.
Technische Universität Wien
Eligiendo los materiales adecuados, es posible conseguir que bajo tensión mecánica se formen materiales 2D especiales que son muy eficaces para reducir la fricción - así, la alta fricción conduce a una reducción de la fricción por sí misma, el sistema se regula solo. Especialmente para aplicaciones en el espacio, donde los lubricantes líquidos fallan y no es posible el mantenimiento, esta nueva tecnología presenta grandes ventajas.
Capas finas que se deslizan unas sobre otras
La tribología, la ciencia de la fricción y el desgaste, lleva años trabajando intensamente en los llamados materiales 2D, es decir, partículas que constan sólo de una o unas pocas capas atómicas. Esta clase de materiales incluye, por ejemplo, el disulfuro de molibdeno o el diseleniuro de molibdeno: en el centro hay una capa de átomos de molibdeno, por encima y por debajo de la cual se acoplan átomos de azufre o selenio.
"Estas plaquetas ultrafinas pueden deslizarse unas sobre otras con muy poca resistencia", afirma el Dr. Philipp Grützmacher, del Instituto de Diseño de Ingeniería y Desarrollo de Productos de la Universidad Técnica de Viena. "Por tanto, estos materiales son un lubricante excelente". Philipp Grützmacher investiga en el equipo del profesor Carsten Gachot, que dirige el Departamento de Investigación en Tribología de la TU Wien.
A diferencia de los lubricantes convencionales, como el aceite, que se utilizan en estado líquido, los materiales 2D pueden utilizarse en forma de polvo. Esto supone una gran ventaja, sobre todo cuando una máquina debe funcionar a altas temperaturas o en el vacío, donde los líquidos se evaporarían rápidamente. "Por eso estos lubricantes desempeñan un papel especialmente importante en la tecnología espacial; se utilizaron, por ejemplo, en el telescopio espacial James Webb", explica Carsten Gachot.
Sin embargo, en condiciones normales en la Tierra, estos materiales son difíciles de manipular. El contacto con el oxígeno o la humedad puede oxidarlos e inutilizarlos. "Por tanto, lo óptimo es un material 2D que se cree primero exactamente donde se necesita", afirma Philipp Grützmacher. "Y eso es exactamente lo que hemos desarrollado ahora".
La fricción crea lubricante
Basta con tomar un componente mecánico de acero y recubrirlo con una capa de molibdeno de unos pocos micrómetros de espesor. A continuación se añade selenio en polvo. "Cuando se aplica una tensión mecánica, por ejemplo cuando dos componentes de este tipo rozan entre sí, se produce una reacción triboquímica, el selenio y el molibdeno se combinan para formar escamas de diseleniuro de molibdeno, que actúan entonces como lubricante", explica Grützmacher. "Nuestras mediciones muestran que, en cuanto se produce una fuerte fricción, se produce el lubricante, la fricción disminuye drásticamente de inmediato y sigue disminuyendo durante todo el experimento". Utilizando técnicas especiales de obtención de imágenes, se pudo demostrar que este efecto se debe realmente a la formación de capas ultrafinas de seleniuro de molibdeno.
A diferencia de los recubrimientos fabricados con materiales 2D sintetizados anteriormente (por ejemplo, MoS2), los materiales de partida (polvo de molibdeno y selenio) para el proceso no se descomponen en contacto con el oxígeno o la humedad. Esto amplía considerablemente el campo de aplicación de este sistema lubricante. Esta tecnología no sólo es interesante para aplicaciones espaciales, sino también para muchos ámbitos de aplicación en los que los lubricantes líquidos causan problemas, por ejemplo, porque se producen altas temperaturas, porque el proceso debe tener lugar en el vacío o porque podría producirse contaminación al utilizar aceites.
Otra ventaja importante es que el lubricante siempre se forma exactamente donde se necesita, lo que también puede repetirse en cualquier momento simplemente añadiendo polvo. De este modo, se ha creado un sistema de lubricación mucho más eficaz y con una vida útil más larga.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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