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Schmiermittel mit überragenden Einschaften entwickelt

18.06.1997 - (idw) Weizmann Institut

EMBARGOED until 19:00 p.m. BST, June 18, 1997, to coincide with publication in Nature

NEUES SCHMIERMITTEL MIT UEBERRAGENDEN EIGENSCHAFTEN ENTWICKELT

REHOVOT, Israel, 19 Juni 1997- Ein am israelischen Weizmann-Institut entwickelter Werkstoff wies unter industrieaehnlichen Bedingungen sagenhafte Schmiereigenschaften auf. Im Vergleich zu den besten bestehenden Schmiermitteln reduzierte der Werkstoff die Reibung zwischen sich bewegenden Metallteilen um mehr als die Haelfte und verringerte den Materialverschleiss bis um das Sechsfache. Von den Ergebnissen der Studie berichtet die Zeitschrift Nature vom 19. Juni. Der Einsatz des neuen Schmierstoffs koennte die Lebensdauer und die Leistung von Maschinen erheblich erhoehen- ob es sich um ortsfeste Produktionsanlagen, Kraftfahrzeuge, Flugzeuge oder Satelliten handelt.

"Schmierstoffe verringern die Reibung, und geringere Reibung bedeutet, dass die Maschinenteile wirksamer arbeiten, so dass zum Beispiel Automotoren weniger Benzin verbrauchen," sagt Prof. Reshef Tenne von der Abteilung Werkstoffe und Grenzflaechen des Instituts und Leiter des Forschungsteams. "Nicht zuletzt das gewachsene Umweltbewusstsein fuehrt zu einer Forderung nach verbesserten Schmierstoffen fuer alle Arten von Maschinen, um die Energieausbeute zu erhoehen." Bei allen Maschinen ist die Reibung zwischen beweglichen Metallteilen die Hauptursache fuer verringerte Effizienz und Teileverschleiss. Schmiermittel sollen diesen Prozess verhindern, doch selbst hochwertige Schmierstoffe, die feste und fluessige Bestandteile enthalten, neigen dazu, an Maschinenteilen zu haften und dabei zerstoert zu werden. Das verlangsamt die Arbeitsprozesse und verursacht Materialverschleiss. Tenne und sein Team haben nun einen Werkstoff entwickelt, dessen Molekuele viel weniger haften und zerrieben werden, als die der besten bisherigen Schmierstoffe.

"Bestehende Festschmierstoffe enthalten Kristallite, die wie kleine flache Plaettchen geformt sind und deren Raender chemisch reaktiv sind. Unter Betriebsbedingungen kleben sie an Maschinenteilen und durchlaufen chemische Reaktionen, die dazu fuehren, dass die Teilchen zerfallen und zerrieben werden," erlaeutert Tenne.

"Im Gegensatz dazu sind unsere Molekuele rund und traege. Die waelzen aneinander und an den Maschinenteilen vorbei und haften ueberhaupt nicht - wie Teflon."

Zum Forschungsteam gehoerten die Doktoranden Yshai Feldman und Moshe Homyonfer, Dr. Sidney Cohen von der Abteilung Chemische Dienste des Instituts und Dr. Lev Rapoport und andere Forscher vom Zentrum fuer Technologische Bildung in Holon.

Anorganische "Buckybaelle" Mitte der achtziger Jahre machten Wissenschaftler die evolutionaere Entdeckung, dass Kohlenstoffatome unter bestimmten Bedingungen Zusammenschluesse bilden und eine stabile Hohlkugel formen, die von der Struktur her an einen Fussball erinnert. Diese runden Kohlenstoffmolekuele, deren Entdecker dafuer 1996 mit dem Nobelpreis fuer Chemie ausgezeichet wurden, heissen Fullerene, nach dem Architekten R. Buckminster Fuller, der fuer seine Kuppelbauten, die ebenfalls die Fussball-Struktur aufweisen, beruehmt ist.

Urspruenglich nahm man an, dass Fullerene oder "Buckybaelle", wie sie auch genannt werden, nur aus Kohlenstoffatomen oder vielleicht auch aus kohlenstoffhaltigen Molekuelen bestehen koennten. 1992 entdeckten jedoch Forscher am Weizmann-Institut unter der Leitung von Tenne und seinen Kollegen, dass ein synthetisches anorganisches Molekuel - Wolframdisulfid - unter bestimmten Bedingungen ebenfalls Fulleren-aehnliche Kugeln bildet. Diese Entdeckung eroeffnete ein ganz neues Feld in der Materialforschung.

Besser als bestehende Schmierstoffe Bald war Tenne klar, dass das Fulleren-aehnliche Wolframdisulfid-Molekuel Eigenschaften hat, die es fuer den Einsatz als Schmierstoff besonders praedestinieren. Aufgrund seiner Kugelform klebt es nicht an anderen Stoffen, und weil es groesser ist als Kohlenstoff-Fullerene, kann es fuer einen groesseren Abstand zwischen zwei beweglichen Metallteilen sorgen. Darueber hinaus besteht es gleich einer Zwiebel aus mehreren ineinanderliegenden Kugeln. Wird die aeusserste Huelle abgerieben, bleibt das Molekuel weiterhin wirksam.

In der nun in der Zeitschrift Nature veroeffentlichten Studie gelang dem Team um Tenne die Synthetisierung von Fulleren-aehnlichen Wolframdisulfid-Molekuelen von relativ einheitlicher Form und Groesse - jedes Molekuel mass zirka ein Millionstel Zentimeter im Durchmesser. Die Forscher zeigten unter Bedingungen, wie sie auch in der Industrie herrschen, dass das Molekuel in der Leistung deutlich alle anderen bestehenden festen Schmierstoffe, einschliesslich herkoemmliches Wolframdisulfid und Molybdaendisulfid, uebertraf.

Die institutseigene Firma fuer Technologietranfer, Yeda Research and Development Co. Ltd., hat bereits Patentantraege fuer das neue Material gestellt, und Firmen aus der Industrie weltweit haben ihr Interesse bekundet.

Tennes Team beschaeftigt sich nun mit der Herstellung handelsfaehiger Mengen des Fulleren-aehnlichen Wolframdisulfids.

"Das Material funktioniert sehr gut im Labor, unsere Herausforderung ist nun die Synthetisierung grosser Mengen fuer grossangelegte Feldversuche," sagt Tenne.

Videofilm: Eine B-Rolle ueber die Studie ist in Betacam erhaeltlich.

Presseanfragen richten Sie bitte an Luba Vikhanski, Tel. 972 8 934 3855 E-mail rrluba@weizmann.weizmann.ac.il


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