A través de la cooperación de la universidad múltiple, los investigadores de Virginia Tech han descubierto un nuevo método de lubricación sólido que puede reducir la fricción en la maquinaria a temperaturas muy altas. Está más allá de los lubricantes sólidos tradicionales como el grafito como una temperatura de mal funcionamiento, y los resultados se publicaron en Comunicación de la naturaleza.
“Este progreso puede cambiar el lubricante del estado sólido de cómo diseñamos el material para motores de alta tecnología, lo que los mantiene más tiempo y funciona mejor en situaciones extremas”. El estudio “Después de décadas de investigación, solo se han identificado 20 lubricantes sólidos”.
El lubricante correcto puede extender la vida útil del motor, lo que puede ahorrar millones de dólares, pero cuando la temperatura se calienta como una lava fundida, la mayoría de ellos están rotos 20. El descubrimiento es importante porque la fricción y la ropa se estimaron que la economía estadounidense costaría más de $ 1 billón en 2023, que es aproximadamente el 5 % de los productos nacionales brutos.
Dada la importancia del contenido en áreas emergentes como la fabricación avanzada, estos resultados incluyen la tecnología de Virginia en la investigación moderna con oportunidades para resolver el líder y el problema trans -disciplinario en las tecnologías modernas.
Los límites de los lubricantes
La fricción es la base del movimiento. Sin embargo, en varias aplicaciones industriales, como la fabricación avanzada, el transporte y el aeroespacial, hace que se reduzcan demasiadas máquinas de fricción. Los lubricantes, o sustancias que reducen la fricción entre dos niveles que entran en contacto entre sí, son la clave para las condiciones de funcionamiento seguras y el máximo rendimiento, pero el desarrollo de materiales que se usan por encima de 600 grados Celsius. .
De hecho, el lubricante sólido tomó muchos años, las mentes e instituciones para obtener los resultados de estas novelas.
“El doctorado, el entonces doctorado, dijo:” Reúne a muchos de los que trabajan junto con otras universidades para compartir recursos, lo cual es muy importante en esta disciplina. Estudiante y primer autor Xiangio Zhang. “El futuro de muchas industrias dependerá del desarrollo en la ciencia material, y un tema tan amplio requiere diversas habilidades”.
El descubrimiento también dependía de un dispositivo llamado Tribómetro de alta temperatura, que CAI adquirió para su laboratorio en 2019. El último dispositivo mide la fricción, el desgaste y otras propiedades tribales entre dos niveles en contacto a altas temperaturas. En ese momento, Virginia Tech era parte de esta tecnología y estudiantes de facultad y graduados disponibles para los investigadores. La maquinaria sentó las bases que superaron el descubrimiento de sus capacidades de prueba en la puerta de la temperatura.
Resultados sólidos
Este equipo utilizó pruebas de alta temperatura, análisis de material avanzado y métodos de computación para mostrar que las capas de óxido de espinela, una sección específica del estilo que actúa como oxidación de temperatura de recubrimiento, los niveles de metal fabricados naturalmente pueden formarse naturalmente en la superficie. , Activar la auto -lubricación. Esto es posible con la baja resistencia al spanch del óxido de espinol, o la debilidad de los enlaces entre sus moléculas, lo que puede hacer que sean fácilmente resbaladizas con el estrés y su alta estabilidad, lo que hace que se presión y alta puede mantener sus propiedades bajo temperatura. Provisiones
Primero, los investigadores usaron computadoras avanzadas para predecir qué tipo de óxidos funcionará mejor. Luego, al tuitear cuidadosamente la superficie metálica, que formó una capa especial de óxido, Cai y Zhang descubrieron que el óxido de espinela es mucho mejor que combatir temperaturas más altas que los materiales utilizados.
Cada socio proporcionó un componente importante del estudio:
- La Universidad de Florida completó el cálculo utilizando propiedades de microscopía electrónica de transmisión 4D para identificar las estructuras cristalizadas de niveles oxidados altamente complejos.
- Jackson State proporcionó muestras tempranas de metales fabricados adicionales.
- El estado de Arizona apoyó la adquisición y la finalización de los cálculos.
- El estado de Iowa completó el cálculo para imitar las propiedades mecánicas del óxido clave.
- Nebraska-Linkin realizó pruebas de alta temperatura.
- Virginia Tech lideró todo el proyecto, imaginó la idea, las pruebas triovilológicas de alta temperatura, las propiedades de la superficie analizadas, calcularon las propiedades térmicas y mecánicas clave para todos los óxidos y las predicciones de la fase procesada.
“Este es un logro científico, y estamos agradecidos con nuestros colegas que lo hicieron posible”, dijo Kai. “Sin una fuerte contribución a los recursos tecnológicos de Virginia y a los científicos en las universidades del país, no encontramos esta nueva familia de lubricantes sólidos.
