Jacques P. Tardif

kierunek techniczny

NEAR ZERO-QUANTUM FRICTION  

Połączenie kilku materiałów, które ze sobą się nie łączą, aby otrzymać nowy materiał o właściwościach, jakich jego poszczególne składniki nie posiadają, to kompozyt.

Materiały kompozytowe istnieją od wielu lat. Beton zbrojony w 1848 roku, włókno szklane i płynny poliester w 1950 roku.

Obecnie są bardziej znane jeżeli są wykonane na matrycach epoksydowych, poliestrowych lub poliuretanowych, ale istnieją również na matrycach metalowych. Grupa SAFRAN posiadająca 16 000 patentów, uzyskiwanych w tempie 450 rocznie, zgłosiła patent wynalazku wykorzystującego fosfor, nikiel oraz talk (znany od starożytności) do śrub lotniczych; kolejny na powłokę Ni-Ag-MoS2, odporną na ciekły wodór o temperaturze -253°C.

O ile w mechanice płynów poszukujemy przede wszystkim jak najmniejszych współczynników odporności na wodę lub powietrze, to w trybologii badacze poszukują substancji smarujących posiadających współczynnik tarcia jak najbliższy 0, bez względu na istniejące podłoże, prędkość, obciążenie, temperaturę czy środowisko.

Smary stałe są bardzo skuteczne, ale żaden z nich nie posiada wystarczających właściwości, aby spełnić odpowiednie zadanie we wszystkich przypadkach. Struktura, adsorpcja (powinowactwo do powierzchni), właściwości fizyko-chemiczne odgrywają istotną rolę, ale nie decydującą.

Kilka przykładów:

Azotek boru

Polikrystaliczny i kubiczny (CBN). Podobnie jak diament, jest znany jako wyjątkowy materiał ścierny do produkcji ściernic do szlifowania.

W formie sześciokątnej (Hex.BN), jest smarem stałym. Posiada średni współczynnik tarcia statycznego jak i kinetycznego zaczynający się od 0,4.

W obydwu przypadkach, azotek boru posiada bardzo dobrą odporność na temperaturę: 900°C w środowiskach utleniających, 1200°C w środowiskach neutralnych.

Mos²

Ze względu na niezwykłe powinowactwo do metali, stał się bardzo popularny w latach 60. W formie płytkowej, początkowy współczynnik tarcia na poziomie 0,04, czyli 10 razy mniejszy niż w przypadku Hex.NB, odporność na temperaturę od -180°C do +450°C w powietrzu, rozkłada się w obecności chloru, zasad lub utleniaczy, może powodować korozję powierzchni.

PTFE

Charakteryzuje się średnim współczynnikiem tarcia na poziomie 0,2, wyjątkową inercją chemiczną, ale niską odpornością na wysoką temperaturę. Powyżej 260°C uwalnia fluorowodór, co ogranicza jego stosowanie w średnich temperaturach.

Dla przypomnienia, grafit posiada początkowy coef 0,1, fluorek grafitu (Cfxn) 0,01, natomiast dwusiarczek wolframu (WS2) 0,03.

Obniżenie współczynnika tarcia, zużycia, energii, to podstawowe cele.

Nowe smary stałe, takie jak fulereny C60, C540, NDP, Grafen nano scroll lub DLC (Diamond Like Carbon o COF 0,001), są przedmiotem badania zastosowań w przemyśle HI-TECH.

W Shell Eco-marathon ustanowiono rekord 1017 km na ekwiwalencie 1 l paliwa; obniżenie współczynnika tarcia jest tu haczykiem. Inicjatywa ta była i jest motorem badań; należy pogratulować wielu profesorom i studentom, którzy biorą w niej udział. Obskuranci powiedzą, że nowych osiągnięć nie da się wprowadzić w życie, ale należy przypomnieć, że niezliczone wynalazki Erica Tabarly, dla którego mam ogromny szacunek i z którym dzielę pasję do morza, są teraz częścią naszej codzienności.

Montaż i demontaż śrub poddanych wielokrotnym silnym uderzeniom i zjawiskom krytycznej wibracji

Trwałe smarowanie zamknięć gorących form oraz zawiasów komór garowniczych

CERAM 900 posiada bardzo wysoką odporność na ekstremalne temperatury ograniczoną do punktu plastyczności (ciągliwości) metali, w tym ze stali nierdzewnej

Wieżowiec Taipei 101 – wysokość 509,2 m

Montaż płyt zaciskowych wiązek lin (mikrostyczniki radiowe) zawieszenia amortyzatora harmonicznych (kula 660 ton) umożliwiających pochłanianie i redukowanie ruchów wieży o 30 do 40% w przypadku tajfunów lub trzęsień ziemi