Raziskovalci z Laboratorija za tribologijo in površinsko nanotehnologijo na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani so razvili novo strategijo za zmanjšanje trenja v visoko obremenjenih kontaktih s popolnim mazalnim filmom. Ključni rezultat raziskave je prvi dokaz koncepta, da lahko z uporabo fluoriranih karboksilnih kislin, ki služijo kot aditivi v olju, trenje zmanjšamo celo do 60 % – in to pri sobni temperaturi – kar je doslej veljalo za velik izziv. Prebojne rezultate so raziskovalci objavili v reviji Tribology International (IF=6.9).
Zmanjševanje trenja je pomembno, saj izboljšuje energetsko učinkovitost in podaljšuje življenjsko dobo strojnih elementov, kot so ležaji in zobniki, ki jih najdemo skoraj v vseh gibljivih delih strojev in vozil. V preteklosti so bili že doseženi, sicer precej manjši, učinki znižanja trenja z aditivi a le pri višjih temperaturah. Ta študija pa je prva, ki je pokazala, da se lahko trenje zniža še bistveno bolj in to že pri sobni temperaturi.
Raziskava je nadgradila v laboratoriju že razvit koncept uporabe aditivov v olju za znižanje trenja v režimu popolnega mazalnega filma, kar odpira povsem novo področje uporabe aditivov, saj se ti skoraj izključno uporabljajo le v režimu mejnega mazanja. Dodajanje teh aditivov v olje je preprosta, bistveno cenejša in tudi za zniževanje trenja bolj učinkovita rešitev, kot nanos funkcionalnih površinskih prevlek, ki so do sedaj veljale kot najbolj učinkovita rešitev za zniževanje trenja v kontaktih s popolnim mazalnim filmom.
Raziskava je pokazala, da ima na zmanjšanje trenja odločilen vpliv dolžina molekulske verige aditivov in njihova sposobnost tvorjenja homogene in gosto pokrite oleofobne plasti z nizko površinsko energijo. Kot najbolj učinkovita se je izkazala molekula fluorirane karboksilne kisline s 16 ogljikovimi atomi.
Poleg osnovnih meritev trenja so raziskovalci izvedli tudi več različnih površinskih analiz (FTIR, SEM, interferometrija), ki so nedvoumno potrdile nastanek in obstoj funkcionalne mazalne plasti. Zanimivo je, da debelejša plast še ne pomeni nujno boljšega učinka – bolj pomembna je namreč enakomerna pokritost in kemijska sestava površine.
Študija prinaša novo razumevanje, kako lahko molekulska zasnova aditivov neposredno vpliva na trenje tudi v pogojih popolnega mazalnega filma (v katerem večinoma časa delujejo strojni elementi), brez potrebe po posebnih prevlekah ali visokih temperaturah, ki so običajno potrebne za aktivacijo aditivov. To odpira možnosti za uporabo teh aditivov v industriji, kjer se iščejo bolj trajnostne in učinkovite rešitve. Članek je objavljen v reviji Tribology International.