ce este Tribologia?
Tribologia este știința frecării, uzurii și lubrifierii și este cu adevărat interdisciplinară. Studiază interacțiunea suprafețelor în mișcare și fiecare aspect legat de frecare, uzură, lubrifiere, aderență, tribochimie etc. Soluțiile tribologice sunt aplicate în industria auto, rulmenți, Spațiu, Sport, Alimente, Sănătate și Biomedicale, energie regenerabilă și alte numeroase domenii.
termenul „Tribologie” este derivat din cuvântul grecesc „tribos” (inqc) care înseamnă „frecare” sau a freca și a fost inventat în 1964, în timp ce explorarea frecării a început bine în trecut, cândva în 50.000 î.HR., când oamenii au început să-l folosească pentru a obține foc (Vezi istoria tribologiei). Civilizațiile antice din Egipt și China au aplicat principii de lubrifiere pentru a transporta pietre grele folosite în clădirile lor gigantice. Cu toate acestea, primele studii sistematice ale tribologiei au fost efectuate de Leonardo da Vinci – primul tribolog al lumii în 1490-1500. S-a concentrat pe tot felul de frecare și a făcut o distincție între frecare glisantă și rulare.
importanța tribologiei crește datorită faptului că pierderile prin frecare și uzură consumă energie, care altfel ar putea fi economisită. Profesorul Jost a estimat că investițiile minime (cu un raport de la 1 la 50 la rezultat) în cercetarea și dezvoltarea unor practici tribologice mai bune ar putea economisi de la 1% la 1,4% din produsul național brut . Pe lângă efectele economice, tribologia poate fi utilizată pentru a reduce emisiile de CO_2 
prin creșterea eficienței energetice și, astfel, pentru a ajuta la menținerea planetei noastre. Industria transporturilor este unul dintre cei mai mari consumatori de energie, dar și sursa de emisii , fiind în același timp optimizată în mare măsură prin utilizarea soluțiilor tribologice de ultimă oră. Particulele de uzură pot fi o sursă de deteriorare mecanică în rulmenți, pauze de disc, MEMS, dar, de asemenea, sunt dăunătoare pentru sănătatea umană dacă pătrund din atmosferă în corpul uman. Prin urmare, rezultatele cercetării tribologice pot fi utilizate pentru a rezolva probleme importante ale societății.
Tribologie Verde
termenul Tribologie verde a devenit parte a vocabularului acum. Tribologia verde este o ramură a tribologiei care se referă în mod specific la menținerea unui echilibru ecologic al oricărui impact potențial asupra mediului și biologic al interacțiunilor dintre diferite suprafețe care pot apărea între materiale. Green tribology lucrează pentru a se asigura că orice frecare și uzură care apar între materiale se întâmplă într-un mod ecologic. Cercetătorii din domeniul tribologiei verzi se uită, de asemenea, la turbine eoliene, panouri solare și turbine de maree. Acestea se concentrează pe a fi mai ecologice și durabile în viitor.
tribologia verde are trei principii de bază menite să asigure un impact limitat asupra mediului și sănătății umane. Aceste trei principii sunt biomimetica (imitarea modelelor, sistemelor și elementelor naturii pentru a rezolva probleme umane complexe) și materialele și suprafețele autolubrifiante, lubrifianții biodegradabili și ecologici și sursele regenerabile și/sau durabile de energie.
mai exact, Green tribology se uită la minimizarea frecării, minimizarea uzurii, reducerea și/sau eliminarea lubrifierii, crearea lubrifierii naturale, menținerea principiilor de inginerie și chimie verde și monitorizarea în timp real a sistemelor de Tribologie.
tribologia verde este un concept destul de nou; cu toate acestea, joacă deja un rol important în asigurarea faptului că toate sistemele industriale sunt capabile să funcționeze într-un mod ecologic. În plus, cercetătorii analizează metode de integrare a tribologiei verzi și de dezvoltare a sistemelor care sunt complet durabile în ceea ce privește proiectarea inginerească și producția de energie.
lubrifiere
pentru a controla frecarea și uzura se utilizează lubrifianți. Lubrifianții separă suprafețele de frecare de contactul direct prin crearea unui film lubrifiant. Filmul protejează suprafețele de uzură, iar lubrifiantul este ales pentru a controla (în mare parte reduce) frecarea. Lubrifiantul poate fi într-o formă lichidă, gazoasă, solidă sau chiar o combinație a acestora ca în cazul emulsiilor și grăsimilor .
adesea, lubrifianții sunt uleiuri lichide și generează un strat de lubrifiant foarte subțire pentru a separa suprafețele de frecare. Acest strat este împărțit mai ușor decât solidele și, prin urmare, frecarea și, în multe cazuri, uzura sunt reduse. Teoria lubrifierii hidrodinamice clasice (elasto-)poate fi utilizată în mod eficient pentru a prezice grosimea filmului, dar și frecarea generată de lubrifiant și pentru a proiecta componente mecanice. Pentru cele mai comune materiale și condiții de inginerie, frecarea stratului este mai mică decât frecarea dintre solide. Pe lângă separarea suprafețelor, lubrifianții lichizi reduc și creșterea temperaturii, curăță suprafețele, elimină resturile de uzură și regenerează filmele de protecție. Trebuie remarcat, totuși, teoria clasică de lubrifiere a reducerii frecării a atins limita fundamentală (frecarea de 0,01-0,04) și nu poate ajuta la reducerea frecării în continuare. Prin urmare, trebuie dezvoltate alte teorii.
Superlubricitate
dezavantajul major al abordării clasice de lubrifiere pentru a reduce frecarea și uzura este dependența de dezvoltarea unui film lubrifiant suficient de gros pentru a separa suprafețele de contactul direct. Din păcate, grosimea filmului este în mare măsură determinată de vâscozitatea lubrifiantului. Pentru a separa două suprafețe dure microscopice de contact, este necesară o peliculă de lubrifiant mai groasă decât nivelul rugozității, astfel încât vâscozitatea trebuie să fie suficient de mare. Vâscozitatea mai mare înseamnă că lubrifiantul dezvoltă o forță de frecare mai mare pe suprafețele solidelor și duce la pierderi mai mari de energie. După cum sa menționat mai sus, aceasta aduce limita fundamentală la aplicarea abordării de lubrifiere hidrodinamică.
Superlubricitatea este un termen recent inventat în Tribologie, care este în general definit ca starea în care coeficientul de frecare este scăzut. Definiția „scăzută” nu este destul de clară, dar se poate presupune mai puțin de 0,01-0,001. Datorită generalității definiției, mecanismele superlubricității pot fi de natură diferită. La scara nano, poate apărea superlubricitatea structurală, dacă laturile cristaline ale corpurilor de contact sunt disproporționate. Formarea rulmenților nano poate duce, de asemenea, la starea de superlubricitate prin schimbarea frecării de la alunecare la rulare. Frecare Ultra-scăzută a fost raportată în perechile de oțel lubrifiate cu amestec de glicerol/apă datorită generării unui strat legat de hidrogen ușor de împărțit. Forțele respingătoare ale lui Van der Waals s-au dovedit a fi capabile să conducă la starea de superlubricitate între vârful AFM auriu și substratul de Teflon. Realizarea stărilor superlubrice menționate necesită de obicei condiții foarte speciale, cum ar fi vidul sau materiale, cum ar fi grafenul, carbonul asemănător diamantului etc. Prin urmare, traducerea stării superlubrice în mediul macroscal și obișnuit este o provocare.