Neue Moleküle für Hochleistungsschmierstoffe
Beim Kontakt zwischen beweglichen Bauteilen haben gute Schmierstoffe die Aufgabe, Reibung und Abrieb zu minimieren, Leistungsfähigkeit und Effizienz langfristig zu sichern, die Lebensdauer von Maschinen oder einzelnen Komponenten zu verlängern sowie Kosten durch Wartungsarbeiten zu senken. Herkömmliche industrielle Schmierstoffe basieren meist auf Grundöl, was sich, wenn nicht fachgerecht entsorgt, als äußerst umweltschädlich erweisen kann. Europäische Forscher entwickelten innovative Kompositbeschichtungen für bewegliche Teile, die Verschleiß durch Reibung reduzieren, die Lebensdauer erhöhen und Wartungskosten und Umweltbelastung senken. Verwendet wurden hierfür anorganische fullerenähnliche Materialien (inorganic fullerene-like materials, IFLM). Fullerene gehören einer Klasse sphärischer Molekülen aus Kohlenstoff an, die erstmals 1985 entdeckt wurden. Buckminster-Fullerene besitzen eine sphärische Wölbung, ähnlich der eines Fußballs, und werden daher auch Fußballmoleküle genannt. Neben Kohlenstoffnanoröhren (Buckytubes) sind sie für Forscher vor allem wegen ihrer einzigartigen chemischen und physikalischen Eigenschaften interessant. Wie sich herausstellte, können Fullerene und Nanoröhren nicht nur aus Kohlenstoff bestehen, der Hauptkomponente fast aller organischen Moleküle, sondern auch aus anorganischen fullerenähnlichen Nanopartikeln, die ausgezeichnete Schmiereigenschaften besitzen. Das EU-finanzierte Projekt FOREMOST (Fullerene-based opportunities for robust engineering: making optimised surfaces for tribology) entwickelte Beschichtungen und Schmierstoffe auf Basis von IFLM-Nanopartikeln. Zwei mögliche Verfahren wurden untersucht: zum einen wurden vorgefertigte IFLM beim Beschichtungsprozess, in das Schmiermittel oder die Farbe eingebracht, zum anderen wurden die IFLM in situ während der Beschichtung geformt. Eine vollständige Charakterisierung der chemischen, strukturellen und mechanischen Eigenschaften enthüllte das eigentliche Prinzip der Schmierung. Auf dieser Basis wurde das Design verbessert und für weitere Anwendungen genutzt. Weiterhin liegen nach eingehender Prüfung inzwischen genauere Daten zur Sicherheit und Gesundheit von IFLM vor. Die vielen verschiedenen von FOREMOST entwickelten Beschichtungen und Schmierstoffe reduzierten die Reibung beträchtlich und schnitten in Gleitverschleißprüfungen wesentlich besser ab als handelsübliche Alternativen. Auch Reibermüdung sowie Abnutzung durch Scherspannung oder Vibration am stark beanspruchten Kontaktpunkt zweier Komponenten wurden deutlich reduziert, was vor allem für die Luft- und Raumfahrtindustrie interessant sein dürfte. Der Einsatzbereich der von FOREMOST entwickelten Schmierstoffe auf Basis Fulleren-ähnlicher Moleküle ist vielfältig. So lassen sich Wartungskosten und Ausfallzeiten reduzieren und die Betriebsdauer vieler Geräte und Bauteile wesentlich verlängern.
