Hva Er Tribologi?
Tribologi er vitenskapen om friksjon, slitasje og smøring og er virkelig tverrfaglig. Den studerer samspillet mellom bevegelige overflater og alle aspekter relatert til friksjon,slitasje, smøring, vedheft, tribochemistry, etc. Tribologi løsninger brukes i bilindustrien, lagre, plass, sport, mat, helse og biomedisinsk, fornybar energi og andre mange felt.
begrepet «tribologi» er avledet fra det greske ordet » tribos «(τρίβοσ) som betyr «gnidning» eller å gni og det ble oppfunnet i 1964, mens utforskning av friksjon har startet bra i det siste en gang 50.000 f.kr. da MENNESKER BEGYNTE Å BRUKE DET for å få brann (se historien om tribologi). Gamle sivilisasjoner i Egypt og Kina brukte smøringsprinsipper for å transportere tunge steiner som brukes i sine gigantiske bygninger. Imidlertid ble Første systematiske studier av tribologi utført Av Leonardo Da Vinci-første tribolog av verden i 1490-1500. Han fokuserte på alle typer friksjon og gjorde et skille mellom glidende og rullende friksjon.
betydningen av tribologi stiger på grunn av at friksjons-og slitasjetap forbruker energi, noe som ellers kunne bli lagret. Professor Jost anslått at minimal investering (med forhold på 1 til 50 til utfallet) i forskning og utvikling av bedre tribologisk praksis kunne spare fra 1% til 1,4% av bruttonasjonalproduktet . Foruten økonomiske effekter kan tribologi brukes til å redusere
utslipp ved å øke energieffektiviteten og dermed bidra til å opprettholde planeten vår. Transportindustrien er en av de største energiforbrukerne, men også utslippskilde, samtidig som den potensielt i stor grad optimaliseres ved hjelp av banebrytende tribologiløsninger. Slitasje partikler kan være en kilde for mekanisk skade i lagrene, disk pauser, MEMS, men også er skadelig for menneskers helse hvis trenge fra atmosfæren til menneskekroppen. Resultatene av tribologisk forskning kan derfor brukes til å løse viktige problemer i samfunnet.
Grønn Tribologi
begrepet grønn tribologi har blitt en del av vokabularet nå. Grønn tribologi er en gren av tribologi som spesifikt relaterer seg til å opprettholde en økologisk balanse mellom potensielle miljømessige og biologiske virkninger av samspillet mellom ulike overflater som kan oppstå mellom materialer. Grønn tribologi arbeider for å sikre at friksjon og slitasje som oppstår mellom materialer skjer på en miljøvennlig måte. Forskere i det grønne tribologi-feltet ser også på vindkraftturbiner, solcellepaneler og tidevannsturbin. De fokuserer på å bli mer miljøvennlige og bærekraftige i fremtiden.
Grønn tribologi har tre grunnleggende prinsipper for å sikre begrenset innvirkning på miljøet og menneskers helse. Disse tre prinsippene er biomimetikk (etterligner modeller, systemer og elementer i naturen for å løse komplekse menneskelige problemer) og selvsmørende materialer og overflater, biologisk nedbrytbare og miljøvennlige smøremidler og fornybare og/eller bærekraftige energikilder.
spesifikt ser grønn tribologi på å minimere friksjon, minimere slitasje, redusere og/eller eliminere smøring, skape naturlig smøring, opprettholde grønne ingeniør-og kjemiprinsipper og sanntidsovervåking av tribologisystemer.
Grønn tribologi er ganske nytt konsept, men Det spiller allerede en viktig rolle for å sikre at alle industrielle systemer kan fungere på en miljøvennlig måte. I tillegg ser forskere på metoder for å integrere grønn tribologi og utvikle systemer som er helt bærekraftige når det gjelder konstruert design og energiproduksjon.
Smøring
for å kontrollere friksjon og slitasje brukes smøremidler. Smøremidler skiller gnistflater fra direkte kontakt ved å lage en smøremiddelfilm. Filmen beskytter overflatene mot slitasje og smøremiddelet er valgt for å kontrollere (for det meste redusere) friksjon. Smøremiddel kan være i flytende, gassformige, faste former eller til og med en kombinasjon av dem som ved emulsjoner og fett .
smøremidler er ofte flytende oljer, og de genererer et veldig tynt smøremiddellag for å skille gnistflatene. Dette laget deles lettere enn faststoffene ville, og derfor reduseres friksjonen og i mange tilfeller slitasje. Den klassiske (elasto-)hydrodynamiske smøringsteorien kan effektivt brukes til å forutsi tykkelsen på filmen, men også friksjon generert av smøremiddelet og å designe mekaniske komponenter. For de fleste vanlige tekniske materialer og forhold er friksjonen av laget mindre enn friksjonen mellom faste stoffer. I tillegg til å skille overflatene, reduserer flytende smøremidler også temperaturstigningen, rengjør overflatene, eliminerer slitasjeavfall og regenererer beskyttelsesfilmer. Det skal imidlertid bemerkes at den klassiske smøringsteorien for friksjonsreduksjonen har nådd sin grunnleggende grense (friksjonen på 0,01-0,04) og kan ikke bidra til å redusere friksjonen ytterligere. Derfor må andre teorier utvikles.
Superlubricity
den store ulempen ved den klassiske smøremetoden for å redusere friksjon og slitasje er avhengigheten av utviklingen av en tilstrekkelig tykk smøremiddelfilm for å skille overflatene fra direkte kontakt. Dessverre er tykkelsen av filmen i stor grad bestemt av smøremiddelets viskositet. For å skille to mikroskopisk grove overflater fra kontakt, er det nødvendig med en smøremiddelfilm tykkere enn grovhetsnivået, så viskositeten må være høy nok. Høyere viskositet betyr høyere friksjonskraft utvikles av smøremiddelet på overflatene av faste stoffer og resulterer i høyere energitap. Som det ble nevnt ovenfor, bringer dette den grunnleggende grensen for anvendelsen av den hydrodynamiske smøringsmetoden.
Superlubricity er et nylig oppfunnet begrep i tribologi, som generelt er definert som staten, hvor friksjonskoeffisienten er lav. Definisjonen av » lav » er ikke helt klar, men det kan antas mindre enn 0,01-0,001. På grunn av definisjonens generalitet kan mekanismene i superlubricity være av forskjellig art. På nanoskalaen kan den strukturelle superlubriciteten oppstå hvis krystallgitterene i kontaktlegemene er inkommensurerte. Dannelse av nano lagrene kan også føre til superlubricity tilstand ved å endre friksjonen fra glidende til rullende. Ultra-lav friksjon ble rapportert i glyserol / vannblanding smurt stålpar på grunn av generering av lett delbart hydrogenbundet lag. Van Der Waals frastøtende krefter ble vist å være i stand til å føre til superlubricity tilstand mellom en gull AFM tips og Teflon substrat. Realiseringen av de nevnte superlubriske tilstandene krever vanligvis svært spesielle forhold, for eksempel vakuum eller materialer,som grafen, diamantlignende karbon, etc. Derfor er oversettelse av superlubrisk tilstand til makroskala og vanlig miljø en utfordring.