Ciekłe kryształy zredukują tarcie

Ciekłe kryształy zredukują tarcie

Dzięki nowoopracowanemu smarowi, małe koła zębate mogą pracować praktycznie bez tarcia. Wykonany z ciekłych kryształów olej drastycznie zmniejsza siłę oporu, niwelując efekty zużycia.

Smary stosowane są w silnikach, łożyskowanych osiach, wentylatorach i w wielu znacznie bardziej skomplikowanych urządzeniach produkcyjnych. Chociaż środki smarne są stosowane powszechnie, przeciągu ostatnich dwudziestu lat w ich dziedzinie nie było prawie żadnych znaczących innowacji.

Wchodząc w konsorcjum z mniejszymi firmami, Instytut Fraunhofera IWM z Freiburga stworzył zupełnie nową klasę substancji, które mogą zmienić całkowicie rynek - mianowicie ciekłokrystaliczy smar. To co go wyróżnia, to fakt, że mimo iż jest płynem, jego cząsteczki wykazują właściwości kierunkowe.

Gdy dwie powierzchnie poruszają się w przeciwnych kierunkach, molekuły ciekłokrystaliczne pomiędzy nimi zachowują w sposób pozwalający na to, aby opór tarcia pozostawał na bardzo niskim poziomie. Umożliwia to wzajemny ruch niemal bez tarcia.

Ciekłe kryształy są znane z wykorzystania w wyświetlaczach LCD umieszczonych w telewizorach, telefonach komórkowych i ekranach dotykowych. Niezwykły pomysł, aby wykorzystać je jako smar został zaproponowany przez Nematel GmbH, który następnie zwrócił się do Fraunhofer IWM, aby zweryfikować, czy ich pomysł sprawdzi się w rzeczywistości.

Dr Tobias Amann zastosował smar wykonany z ciekłych kryształów, umieszczając go pomiędzy dwoma metalowymi elementami. „Nawet w pierwszym badaniu, zmierzono bardzo niskie współczynniki tarcia.", wspomina.

Badacze z Fraunhofer odkryli, że ciekłe kryształy bardzo dobrze nadają się do olejów smarujących, gdyż ich cząsteczki są długie i cienkie. „Przy wykorzystaniu ich jako tego typu środka między dwiema powierzchniami, które ślizgają się względem siebie, układają się relatywnie równolegle w uporządkowanych warstwach granicznych.", wyjaśnia dr Andreas Kailer. „Warstwy te są bardzo stabilne i łatwo przemieszczają względem siebie, utrzymując parametry tarcia i zużycia na absolutnym minimum."

Zanim ciekłokrystaliczny smar nadawał się do praktycznego zastosowania musiało zostać przeprowadzonych wiele badań. Fraunhofer IWM uruchomiła projekt wraz z Nematel GmbH oraz ekspertami z Dr Tillwich GmbH. Trwa już ponad 4 lata, a finansowany jest głównie przez niemieckie Federalne Ministerstwo Edukacji i Badań Naukowych (BMBF).

Obecnie naukowcy pracują nad innowacyjnymi łożyskami ślizgowymi ze smarem z ciekłego kryształu dla małych silników elektrycznych stosowanych w przemyśle motoryzacyjnym, np. alternatorów lub silników wycieraczek samochodowych.

(rr)