Raggiungere un attrito ultra basso senza additivi per l’olio

Raggiungere un attrito ultra basso senza additivi per l'olio
Credito: Georgia Institute of Technology

I ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno sviluppato un nuovo processo per il trattamento delle superfici metalliche che ha il potenziale per migliorare l’efficienza dei motori a pistoni e di una serie di altre apparecchiature.

Il metodo migliora la capacità delle superfici metalliche di legarsi all’olio, riducendo significativamente l’attrito senza speciali additivi per olio.

“Circa il 50 percento delle perdite di energia meccanica in un motore a combustione interna deriva dall’attrito del gruppo pistone. Quindi, se possiamo ridurre l’attrito, possiamo risparmiare energia e ridurre il consumo di carburante e olio”, ha affermato Michael Varenberg, un assistente professore al Georgia Tech’s Scuola di ingegneria meccanica George W. Woodruff.

Nello studio, pubblicato il 5 ottobre sulla rivista lettere di tribologia, i ricercatori del Georgia Tech and Technion – Israel Institute of Technology hanno testato il trattamento della superficie dei blocchi di ghisa facendola esplodere con una miscela di solfuro di rame e ossido di alluminio. La pallinatura ha modificato chimicamente la superficie che ha cambiato il modo in cui le molecole di olio si sono legate al metallo e ha portato a una lubrificazione superficiale superiore.

“Vogliamo che le molecole dell’olio siano fortemente collegate alla superficie. Tradizionalmente questa connessione viene creata inserendo additivi nell’olio”, ha affermato Varenberg. “In questo caso specifico, abbiamo micropallinato la superficie con una miscela di particelle di allumina e solfuro di rame. Rendere la superficie più attiva chimicamente deformandola consente una reazione di sostituzione per formare solfuro di ferro sopra il ferro. E i solfuri di ferro sono noti per legami molto forti con le molecole di olio.”

L’olio è lo strumento principale utilizzato per ridurre l’attrito che si verifica quando due superfici scorrono a contatto. Il nuovo trattamento superficiale si traduce in un coefficiente di attrito ultra basso di circa 0,01 in un ambiente con olio di base, che è circa 10 volte inferiore a un coefficiente di attrito ottenuto su una superficie di riferimento non trattata, hanno riferito i ricercatori.

“Il risultato riportato supera le prestazioni dei migliori oli commerciali attuali ed è simile alle prestazioni dei lubrificanti formulati con nanoparticelle a base di disolfuro di tungsteno, ma soprattutto il nostro processo non utilizza alcun mezzo nanostrutturato costoso”, ha affermato Varenberg.

Il metodo per ridurre l’attrito superficiale è flessibile e risultati simili possono essere ottenuti utilizzando una varietà di processi diversi dalla pallinatura, come lappatura, levigatura, brunitura, pallinatura con shock laser, suggeriscono i ricercatori. Ciò renderebbe il processo ancora più facile da adattare a una vasta gamma di usi e settori. I ricercatori intendono continuare a esaminare i principi funzionali fondamentali ei meccanismi fisico-chimici che hanno determinato il successo del trattamento.

“Questo percorso semplice e scalabile verso l’attrito ultra basso apre nuovi orizzonti per l’ingegneria delle superfici e potrebbe ridurre significativamente le perdite di energia su scala industriale”, ha affermato Varenberg. “Inoltre, la nostra scoperta potrebbe portare a un cambiamento di paradigma nell’arte della lubrificazione e avviare una direzione completamente nuova nella scienza e nell’ingegneria delle superfici a causa della generalità dell’idea e di un’ampia gamma di potenziali applicazioni”.


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