Die mechanischen Eigenschaften von natürlichen Verbindungen gelten als unerreicht. Knorpel ist mit einer speziellen Polymerschicht ermöglicht Fugen nahezu reibungsfreie , selbst unter hohem Druck zu verschieben, überzogen. Mit Simulationen auf Jülicher Supercomputern , haben Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich und der Universität Twente einen neuen Prozess, der technologisch imitiert biologische Schmierung und sogar verbessert sie mit zwei verschiedenen Arten von Polymeren entwickelt. Die Ergebnisse werden in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Schmierstoffe sind erforderlich , wo bewegliche Teile zusammen kommen. Sie verhindern, dass ein direkter Kontakt zwischen festen Elementen und sicherzustellen, dass Getriebe, Lager, und Ventile arbeiten so reibungslos wie möglich . Je nach Anwendungsfall muss das ideale Schmiermittel widersprechenden Anforderungen zu erfüllen. Einerseits sollte so dünn wie möglich sein, da dies die Reibung reduziert . Andererseits sollte ausreichend viskos sein, dass das Schmiermittel bleibt in der Kontaktöffnung . In der Praxis werden die Fette und Öle werden häufig wegen ihrer Viskosität steigt mit Druck eingesetzt.
Biologische Schmierung hingegen ist viel effizienter . In Gelenke, eine dünne , wässrige Lösung verhindert Reibung . Der dünne Film bleibt, wo es dank sollten zu einem Trick der Natur. Eine Polymerschicht auf die Knorpel am Ende der Knochen verankert . Polymere sind eine Folge von dicht gepackten , langkettigen Molekülen . Sie ragen aus den Knorpel und Form " Polymerbürsten ", die die extrem flüssiges Schmiermittel gewinnen und zu halten es fest an der Kontaktstelle .
In den letzten 20 Jahren wurden zahlreiche Versuche unternommen, um das natürliche Vorbild technisch zu imitieren. Aber ohne durchschlagenden Erfolg . Die tentakelartigen Polymeren auf Oberflächen einander gegenüber sind in der Regel bis in einander zu verheddern . Sie sich langsam nach unten und lösen sich von den Oberflächen . In technischen Systemen sind die einzelnen Polymere, die sich ablösen schwer zu ersetzen , da sie die Selbstheilungsmechanismenwie in einem natürlichen Organismus nicht besitzen.
Jülicher Physiker Prof. Martin Müser kam auf die Idee der Verwendung von zwei verschiedenen Polymeren an der Kontaktstelle zu verhindern, die Polymere verheddern . " Mit Supercomputern simulieren wir , was passieren würde , wenn wir angewendet wasserlösliche Polymere auf der einen Seite und wasserabstoßenden Polymere auf die andere Seite ", sagt der Leiter der Netzwerkkarte ( John von Neumann -Institut für Computing ) Gruppe Computational Materials Physics am Jülicher . Rechenzentrum (JSC ) "Die Kombination von auf Wasser basierenden und auf Öl basierende Flüssigkeiten, die als Schmiermittel verringert die Reibung von zwei Größenordnungen - um einen Faktor von 90 - im Vergleich zu einem System, das nur eine Art von Polymer ist. "
Messungen mit einem Rasterkraftmikroskop an der Universität Twente in den Niederlanden bestätigt die Ergebnisse. " Die zwei unterschiedlichen Phasen der Flüssigkeit getrennt , weil sie sich gegenseitig abstoßen . Dies gilt gleichzeitig die Polymere zurück und verhindert, dass sie über die Grenzen hervor ", sagt Dr. Sissi de Beer , der vor kurzem aus Müser die Gruppe an die Universität Twente bewegt .
Die reibungsarmen Zweikomponenten- Schmiermittel für eine Vielzahl von Anwendungen interessant. Ein Beispiel dafür sind einfache Kolbensystemen, wie Spritzen, die verwendet werden, um auch kleine Mengen eines Medikaments genau zu verwalten. ZB Achslager und Scharniere - Vor allem könnte das neue Verfahren reibungsarme Lösungen, bei denen hohe Drücke und Kräfte treten lokal liefern . Für die gebräuchlichsten Schmierstoff - Motoröl - eine Alternative muss noch gefunden werden ; herkömmliche Polymerbürsten sind nicht an die hohen Temperaturen standhalten.