Trenje in obraba pomembno prispevata k izgubi energije in odpovedi komponent v mehanskih sistemih. Zmanjševanje trenja in doseganje supermazalnosti pri inženirskih materialih je obetavna strategija za zmanjšanje izgub materiala in porabe energije v industrijskih sistemih. V zadnjem času je uporaba zelenih maziv na osnovi vode za doseganje supermazalnosti pridobila zanimanje zaradi njihovega potenciala za zmanjšanje porabe energije in ogljičnega odtisa. Kljub temu pa je težko doseči supermazalnost z visoko nosilnostjo v vodno mazanih sistemih, še posebej v primeru kontaktov jeklo/jeklo, kjer kontaktni tlak redko preseže 50 MPa med super-nizkim trenjem, zaradi prekomerne obrabe med dolgo trajajočo fazo utekanja. Poleg tega je vzdrževanje supermazalnosti pod različnimi drsnimi pogoji skozi daljša obdobja velik izziv za realne aplikacije.
Ta naloga se osredotoča na reševanje teh izzivov z raziskovanjem tribološke zmogljivosti kvantnih pik iz grafena (GQD) kot nano-aditivov v vodni raztopini glicerola med različnimi kontaktnimi pari. Rezultati kažejo, da GQD v vodni raztopini glicerola dosežejo super-nizko trenje in celo supermazalnost v kontaktih jeklo/jeklo pri kontaktnem tlaku do 316,5 MPa. GQD funckionalizirane s karboksilnimi skupinami (CGQD) so pokazale robustno in trajno supermazalnost pri kontaktih jeklo/jeklo, ki se ohranja skozi daljše obdobje in se prilagaja različnim drsnim pogojem brez dodatnega dovajanja nanomaziv na osnovi CGQD. Poleg tega, aditivi na osnovi z dušikom dopiranih GQD (NGQD) v vodni raztopini glicerola zagotavljajo supermazalnost s koeficienti trenja med 0,005 in 0,009 pri kontaktnih parih iz jekla in s silicijem dopiranega hidrogeniranega amorfnega ogljika (a-C:H:Si).
Ta raziskava mehanizmov mazanja in vpliva različnih triboloških parametrov na zmogljivost GQD in njihovih funkcionaliziranih oblik skuša prispevati k izboljšanju energetske učinkovitosti in trajnosti mazanih inženirskih kontaktov. Z zagotavljanjem novih vpogledov v vlogo GQD pri zniževanju trenja, naloga predstavlja pomemben korak k implementaciji energetsko učinkovitih in zelenih tehnologij mazanja za industrijske aplikacije.
|