Nuovi nanocompositi per l'autolubrificazione del pistone
Per il funzionamento dei motori diesel, è essenziale un movimento scorrevole del pistone. Il pistone si sposta verso il basso per consentire l'ingresso di aria e poi si sposta verso l'alto per comprimere l'aria stessa. Quando si inietta il carburante e il calore dell'aria compressa determina l'accensione della miscela sotto pressione, si verifica un'esplosione che spinge di nuovo verso il basso il pistone con grande potenza. Il pistone si sposta di nuovo verso l'alto per spingere fuori i gas di scarico. Tale operazione ciclica ripetitiva esige un movimento scorrevole delle parti e, di conseguenza, una lubrificazione che consenta di ridurre l'attrito, potenziare l'efficienza e diminuire le emissioni. Il progetto Napilis ("Nanocomposites for piston/liner systems") è nato dall'esigenza di sviluppare nuovi materiali e metodi al fine di ottenere materiali nanocompositi bifase (a due fasi), composti da una matrice disseminata di nanoparticelle autolubrificanti, al fine di ridurre notevolmente l'attrito del motore correlato al movimento del pistone. A causa delle problematiche concernenti l'ottimizzazione del rivestimento emerse nelle fasi iniziali del lavoro, per il resto del progetto i ricercatori si sono concentrati sulle fasce rivestite, piuttosto che sulle camicie. I nanocompositi a matrice metallica e ceramica autolubrificanti (SLMCMNC) finora non erano mai stati sintetizzati poiché i metodi impiegati per produrre simili microcompositi sarebbero risultati pericolosi per i lavoratori esposti alle polveri di nanoparticelle, mentre le altre tecniche tradizionali non erano riuscite a produrre materiali bifase. I ricercatori hanno sviluppato nuovi rivestimenti multifase e multifunzione per ottenere un minor consumo di olio, un minor attrito e una minore usura. Hanno poi sviluppato un nuovo metodo di trattamento che consente la sintesi di materiali bifase su nanoscala. I test sul motore hanno dimostrato migliori prestazioni del motore, un minore attrito e una migliore resistenza alle abrasioni. Il team ha aumentato la scala dell'apparecchiatura di produzione del prototipo, la quale è stata installata con risultati positivi in siti partner con grandi macchinari a scala industriale. Infine, i ricercatori hanno sviluppato un dettagliato modello di valutazione economica che agevola la determinazione del costo di rivestimento a pezzo, confermando la capacità di realizzare obiettivi di costo. In sintesi, il progetto Napilis ha prodotto il primo esempio di sintesi SLMCMNC, utilizzandola nel rivestimento delle fasce dei pistone, e ha dimostrato la possibilità del processo industriale in loco. La commercializzazione dei materiali e dei metodi e la loro successiva adozione nei motori diesel potrebbero ridurre considerevolmente il consumo di carburante e le emissioni e, al tempo stesso, potrebbero potenziare la competitività europea in numerosi campi correlati.
