Fricción extremadamente baja gracias al nuevo lubricante de estado sólido
Combinando la química orgánica y la inorgánica, los científicos han desarrollado un lubricante innovador, con notables capacidades
Encontrar el lubricante adecuado para cada fin es una tarea que suele revestir gran importancia en la industria. No sólo para reducir la fricción, el sobrecalentamiento y el desgaste, sino también para ahorrar energía. Por eso, en la Universidad Técnica de Viena, los grupos de investigación del Profesor Carsten Gachot (Tribología, Ingeniería Mecánica) y el Profesor Dominik Eder (Química) trabajan juntos para desarrollar lubricantes innovadores y mejorados.
Pablo Ayala, Hanglin Li, Prof. Carsten Gachot, Prof. Dominik Eder y Postdoc Xudong Sui (de izquierda a derecha)
Technische Universität Wien
Diminutos sistemas de capas combinados con moléculas orgánicas: la estructura microscópica del nuevo lubricante
Technische Universität Wien
El equipo ha presentado ahora un nuevo tipo de material con propiedades muy especiales: El lubricante COK-47 no es líquido como el aceite lubricante, sino una sustancia sólida en polvo. A nanoescala, está formado por pilas de láminas atómicamente finas, como una diminuta pila de naipes. Cuando el material entra en contacto con moléculas de agua, estas plaquetas pueden deslizarse unas sobre otras con gran facilidad: se crea la llamada tribopelícula, que garantiza una fricción extremadamente baja. Esto convierte al COK-47 en un lubricante muy interesante en condiciones húmedas.
Orgánico e inorgánico: lo mejor de dos mundos
El equipo de investigación lleva años trabajando con marcos metalorgánicos (MOF). Se trata de una nueva clase de materiales formados por bloques inorgánicos unidos por moléculas orgánicas. Hay muchas posibilidades de adaptar estos materiales a nivel atómico para un fin específico; por ejemplo, el grupo de Dominik Eder los ha utilizado en los últimos años como fotocatalizadores para la producción de hidrógeno o para la purificación del agua.
En la mayoría de los casos, los compuestos de estructura metalorgánica son nanopartículas que contienen grupos de átomos metálicos unidos por compuestos orgánicos. "Sin embargo, el material COK-47 tiene una importante característica especial", explica el químico Pablo Ayala, coautor del estudio actual. "Los componentes inorgánicos de este material son láminas bidimensionales de óxido de titanio, y esto influye drásticamente en su comportamiento".
Investigaciones detalladas han demostrado ahora que, en un entorno húmedo, las moléculas de agua separan los enlaces entre las láminas de óxido de titanio, lo que permite que las estructuras planas se deslicen unas sobre otras y formen así la llamada "tribopelícula". Esta película deslizante puede ser muy eficaz para reducir la fricción, por ejemplo, entre dos piezas móviles de una máquina.
Mínima fricción, máxima durabilidad
"Comparamos COK-47 con otros lubricantes de la clase de compuestos de estructura metalorgánica que se utilizan con frecuencia hoy en día. COK-47 mostró un coeficiente de fricción significativamente menor que los demás", afirma el ingeniero Hanglin Li, primer autor del estudio. "El COK-47 también es significativamente más duradero en comparación con otros materiales 2D, otro criterio importante en la práctica".
Con este descubrimiento, el equipo ha abierto toda una nueva área de investigación en el campo de los lubricantes en estado sólido. Ahora quieren seguir mejorando el comportamiento del material e investigar cómo puede adaptarse a aplicaciones diferentes y muy específicas.
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 Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Hanglin Li, Xudong Sui, Pablo Ayala, Edoardo Marquis, Hannah Rabl, Adrian Ertl, Pierluigi Bilotto, Yazhuo Shang, Jiusheng Li, Lu Xu, Maria Clelia Righi, Dominik Eder, Carsten Gachot; "Advanced Solid Lubrication with COK‐47: Mechanistic Insights on the Role of Water and Performance Evaluation"; Advanced Science, 2025-1-13
Más noticias del departamento ciencias
