Nowe nanokompozyty do samosmarowania tłoka
Swobodny ruch tłoka ma kluczowe znaczenie dla funkcjonowania silników wysokoprężnych. Tłok przesuwa się w dół, aby umożliwić pobór powietrza, a następnie w górę w celu sprężenia powietrza. Kiedy paliwo jest wtryskiwane a ciepło sprężonego powietrza zapala mieszankę pod ciśnieniem, następuje wybuch wypychający z wielką siłą tłok ponownie w dół. Tłok przesuwa się ponownie w górę, aby wypchnąć spaliny. Ten ciągły cykl wymaga płynnego ruchu części, a tym samym smarowania w celu zmniejszenia tarcia, zwiększenia wydajności oraz redukcji emisji. Projekt "Nanokompozyty do systemów tłoków/liniowych" (Napilis) został zainicjowany z zamiarem opracowania nowych materiałów i metod w celu uzyskania dwufazowych materiałów nanokompozytowych składających się z matrycy przenikniętej samosmarującymi nanocząsteczkami, mającymi znacznie zredukować tarcie silnika wynikające z ruchu tłoka. Biorąc pod uwagę problemy związane z optymalizacją powłoki w początkowych fazach pracy, przez pozostałą część projektu badacze skoncentrowali się na powlekanych pierścieniach, a nie wewnętrznych powłokach. Samosmarujące metalowe i ceramiczne nanokompozyty matrycowe (SLMCMNC) nigdy dotąd nie zostały zsyntetyzowane, ponieważ metody stosowane do produkcji podobnych mikrokompozytów byłoby niebezpieczne dla pracowników narażonych na działanie proszków nanocząsteczek, a inne konwencjonalne techniki nie umożliwiły wytworzenia materiałów dwufazowych. Badacze opracowali nowatorskie wielofazowe i wielofunkcyjne powłoki pozwalające na zmniejszenie zużycia oleju, tarcia oraz zużycia części. Następnie opracowali nową metodę przetwarzania umożliwiającą syntezę materiałów dwufazowych na nanoskali. Testy silnika wykazały poprawę jego osiągów, redukcję tarcia oraz większą odporność na zacieranie. Zespół podniósł skalę prototypowego sprzętu produkcyjnego, który został z powodzeniem wdrożony w zakładach partnerskich wyposażonych w duże maszyny przemysłowe. Wreszcie badacze opracowali szczegółowy model oceny ekonomicznej ułatwiający określenie kosztów powlekania na sztukę, potwierdzając zdolność do osiągnięcia celów kosztowych. Podsumowując, projekt Napilis umożliwił pierwszą syntezę SLMCMNC, wykorzystał ją w powłokach pierścieni tłoków i zademonstrował możliwości przemysłowego procesu w zakładzie. Komercjalizacja materiałów i metod oraz ich późniejsze wykorzystanie w silnikach wysokoprężnych może znacznie zredukować zużycie paliwa i emisje, wzmacniając europejską konkurencyjność w wielu powiązanych dziedzinach.
