11. Januar 2019

Atomarer Mechanismus der Supraschmierung aufgeklärt

Das Phänomen der sogenannten Supraschmierung ist bekannt. Supraschmierung könnte nicht nur kleine, sondern extreme Reibungsreduzierungen erzielen. Würden beispielsweise die Reibung in den Motoren und Getrieben von Fahrzeugen auf minimale Werte vermindert, wie sie bei der Supraschmierung auftreten, sänke der jährliche globale CO2-Ausstoß um viele Hundert Millionen Tonnen.

Dieser Zukunftsvision sind zwei Fraunhofer-Institute einen wichtigen Schritt näher gekommen. In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) finanzierten Projekt PEGASUS II haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg und des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden den atomaren Mechanismus aufgedeckt, der einer Supraschmierung in einem speziellen Reibpartner-System zugrunde liegt. Sie untersuchten vielversprechende tribologische Systeme, bei denen die Oberflächen der Reibpartner aus speziellen diamantartigen Kohlenstoffschichten bestehen, die mit einer am Fraunhofer IWS entwickelten Beschichtungstechnologie hergestellt werden. Diese so genannten tetraedrischen amorphen Kohlenstoffschichten (ta-C) wurden mit organischen Schmierstoffen kombiniert. Das Forschungsteam fand mithilfe von Simulationen heraus, dass sich der Schmierstoff tribochemisch zerlegt und sich dadurch graphenartige Oberflächen bilden: die Voraussetzung für eine Supraschmierung. Damit liefern die Forscher eine Antwort auf die bislang ungeklärte Frage: Wie entsteht die extrem niedrige Reibung beispielsweise in Lagern? Auf dieser Wissensbasis ist es nun möglich, Designregeln für supraschmierende Schicht-Schmierstoff-Kombinationen zu formulieren.

Erfahren Sie mehr zu PEGASUS II auf der Seite des Fraunhofer IWS.

 

Foto ©Fraunhofer IWS: Ein ta-C beschichteter Stahlstift reibt oszillierend auf einer ta-C-beschichteten Stahlscheibe: Die Reibung hängt maßgeblich von der Anzahl der Reaktivzentren des Schmierstoffs ab (rote Kreise).

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