Schaffung optimierter Oberflächen für die Tribologie

Die globale Zielsetzung des integrierten Projektes ist es der Industrie radikal neue Verbundschichtsysteme, basierend auf der Einlagerung von fullerenähnlichen Nanopartikeln, bereitzustellen. Die Anwendungsmöglichkeit der Verbundschichten soll für Oberflächen und Schmiermittel sein um Reibung und Verschleiß in tribologischem Kontakt erheblich zu reduzieren und zu kontrollieren. Das ultimative Ziel ist es die Reibung zu reduzieren sowie die Einsatzdauer auszudehnen, die Instandhaltung zu reduzieren und den Umwelteinfluss einer Vielzahl von Maschinen in den Bereichen Luftfahrt, Automobilindustrie, Energieerzeugung und verarbeitender Industrie zu reduzieren. Die neuen Materialien, die entwickelt werden sollen, können in drei Kategorien eingeteilt werden: harte Nanoverbundschichten, die aus einer harten Matrix, welche selbstschmierende fullerenähnliche Nanopartikel enthält, bestehen, Polymerschichten und Farben, in denen die fullerenähnlichen Nanopartikel eingelagert sind sowie Schmiermittel und Fette, die fullerenähnliche Nanopartikel enthalten, für komplexe Systeme, bei denen nur einige Bereiche mit den neuen Nanoverbundmaterialien geschmiert bzw. beschichtet werden können. Diese neuen Materialien erlauben die unabhängige Kontrolle trobologischer Eigenschaften, die gewöhnlich als Gegenspieler bekannt sind (sehr hohe Tragkraft mit einem sehr geringen Reibkoeffizient). Dieser Durchbruch im Schicht- und Materialdesign bedeutet eine radikale Neuerung für Schmierungs- und Verschleißschutzkonzepte anstatt eines zusätzlichen Fortschritts in der Reduzierung des Verschleißes bzw. der Verbesserung des Reibverhaltens. Der Erfolg erfordert die Entwicklung innovativer Beschichtungsprozesse und Techniken der Partikeleinlagerung für die Produktion dieser einzigartigen Nanoverbundschichten. Obwohl die Ausgangsarbeit auf die Einlagerung von bestehenden inorganisch fullerenähnlichen Nanopartikeln mit zwiebelartiger oder Nanoröhrenstruktur fokussiert ist, werden sich erhebliche wissenschaftliche Bemühungen auf die Entdeckung und Entwicklung neuer inorganisch fullerenähnlicher Materialien konzentrieren um die erwarteten industriellen Anforderungen zu erfüllen.

Impressionen:

Foremost1

Eine 50 nm dicke Schicht aus MoS2 Nanopartikeln mit gekrümmten S-Mo-S Ebenen (verwendet von M. Choowalla and G.A.J Amaratunga, Thin films of fullerene-like MoS2  nanoparticles with ultra-low friction and wear, Nature, 407 (2000) 164 – 167).
 

Foremost2

Reibversuche mit MoS2 Schichten in verschiedenen Atmosphären (verwendet von M. Choowalla and G.A.J Amaratunga, Thin films of fullerene-like MoS2  nanoparticles with ultra-low friction and wear, Nature, 407 (2000) 164 – 167). Gesputterte MoS2 Schicht, getestet bei 45 % Luftfeuchtigkeit an Luft (oben links), gesputterte MoS2 Schicht, getestet in trockener Stickstoffatmosphäre (Mitte) und in situ gebildete IFLM Schicht durch Bogenverdampfung, getestet bei 45 % Luftfeuchtigkeit an Luft (unten).
 
   

Mitarbeiter:

Gintautas Abrasonis
Markus Berndt
Matthias Krause
Andreas Kolitsch - Abteilung Ionentechnologie (FWII)

 
 

Unterstützung durch das 6. Forschungsrahmenprogramm der EU, Nanotechnologien und Nanowissenschaften, wissensbasierte Multifunktionsmaterialien und neue Produktionsprozesse und Vorrichtungen/Bauteile,
FOREMOST, Vertragnummer: FP6-515840

Zusammenarbeit: 30 europäische Partner

(1) Fundacion Tekniker, Ovda. Otaola 20, 20600 Eibar, Spain
(2) IonBond Ltd., UNIT 36 NO 1 IND. EST., MEDOMSLEY ROAD, DH8 6TS, CONSETT, United Kingdom.
(3) NanoMaterials Ltd: Weizmann Science Park, 2 Holtzman Street. Rehovot   76124, Israel
(4) Rolls-Royce plc, 65 Buckingham Gate, SW1E 6AT, London, United Kingdom.
(5) Renault, 1 Avenue du golf, 78288 Guyancourt, France
(6) Microcoat SPA, Via Marie Curie 1-3, 20018, Sedriano, Italy
(7) Fuchs Petrolub AG, Freisenheimer Strasse 17, 68169, Mannheim Germany
(8) Goodrich Control  Systems Ltd., Shaftmoor Lane, Hall Green, B28 8SW, Birmingham, United Kingdom.
(9) EADS Deutschland GmbH, Willy-Messerschmitt.-Str, 85521 Ottobrunn, Germany
(10) University of Nottingham, University Park  NG7 2RD Nottingham, United Kingdom.
(11) Fundación Fatronik, Ibaitarte 1, 20870, Elgoibar, Spain.
(12) Josef Stefan Institute, Jamova 39, 1001, Ljubljana, Slovenia
(13) Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek (VITO), Boetang 200, B-2400, Belgium.
(14) CEA Grenoble, 17 rue des Martyrs F-38054 GRENOBLE Cedex 9, France
(15) Research Institute for Tech. Physics and Mat. Sc. (MFA), Konkoly-Thege Miklos u. 29-33, H-1525, Budapest, Hungary.
(16) Stockholm University, Roslagstullsbacken 21, S-106 91, Stockholm, Sweden.
(17)Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) Unter den Eichen 86, D-12200 Berlin
(18) Uppsala University, The Angström Laboratory, 751 21, Uppsala, Sweden.
(19) University of Newcastle, 6 Kensington Terrace, NE1 7RU, Newcastle upon Tyne, United Kingdom.
(20) National Physical Laboratory Management Ltd., Queens Road, TW11 0LW, Teddington, United Kingdom.
(21) Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), Serrano 117, 28006, Madrid, Spain
(22) University of Leeds, Woodhouse lane, LS2 9JT, Leeds, United Kingdom
(23) Universidade  de Coimbra, Edificio Colégio Sao Jerónimo, Largo D. Dinis, 3000-141, Coimbra, Portugal
(24) Forschungszentrum Dresden-Rossendorf e.V. (FZD), 01314, Dresden, Germany.
(25) Imperial Collegefor Science, Technology and Medicine, South Kensington Campus.  SW7 2AZ London, United Kingdom
(26) Universitá degli Studi di Milano, Via Festa del Perdono 7, 20122, Milano, Italy.
(27) Linköpings Universitet, represented by the Department of Physics and Measurement (herein referred to as LiU), established as a Public Body in Sweden, whose registered office is at SE–581 83 Linköping, Sweden
(28) Centre National de la Recherche Scientifique,CNRS CEMES/LPS, 14 avemnue Edouard Belin, 31055 Cedex-04, Toulouse, France.
(29) RAILKO Ltd., Boundary Road, Loudwater, HO10 9QU, High Wycombe, Buckinghamshire, United Kingdom.
(30) Spolek pro chemickou a hutní vyrobu, a.s., SPOLCHEMIE, Revolucni 1930/86, 400 32, Usti and Labem, Czech Republic.