Teadlased avastasid teflonist libedama materjali

Ülikõva aine, mis on libedam teflonist, võib kaitsta mehhaanilisi detaile kulumise eest ning võimendada hõõrdumist kahandades energiatõhusust.

“Keraamilise sulami” valmistamiseks kombineeriti boori-, alumiiniumi- ja magneesiumisulam (AlMgB14) titaanboriidiga (TiB2). See on teemandi ja kuup-boor-nitriidi järel kõige kõvem metall, kirjutab

NewScientist

.

BAM, nagu seda materjali nimetatakse, avastati USA energiaministeeriumi Amesi laboratooriumis Iowas 1999. aastal katse käigus arendada välja aine, mis kuumutamisel elektrit toodaks.

Igimääre

Elektrit BAM ei genereerinud, küll aga leiti sellel olevat palju muid ihaldusväärseid omadusi. “Materjali kõvadus avastati kogemata. Nägime selle lõikamise, jahvatamise või lihvimisega alati roppu vaeva,” meenutab Iowa osariikliku ülikooli materjaliteadlane Alan Russell.

Nood juhuslikud avastused on tänaseks päevaks arenenud kolme miljoni dollariga rahastatavaks programmiks Amesi laboris, eesmärgiga arendada BAM-i põhjal välja iselaadne igavene määrdeaine, liikuvate osade katmiseks mõeldud kiht, mis võimaldaks hõõrdumist vähendades säästa energiat ja pikendada seadmete ekspluatatsiooniaega.

BAM on märksa libedam teflonist. Kui tefloni hõõrdekoefitsient on 0,05, siis BAMil ainult 0,02. Libestatud terase hõõrdekoefitsient on 0,16.

Üks võimalus sellise libeduse praktiliseks rakendamiseks oleks katta paljudes eluvaldkondades küttesüsteemidest lennumasinateni kasutatavate pumpade rootorilabad uudse määrdega, ütleb Russell. Vaid kahe mikroni paksune BAM-i-kiht kahandaks labade ja korpuse vahelist hõõrdumist, mis vähandaks sama pumpamisvõimsuse saavutamiseks vajaliku energia hulka.

Varjab saladusi kiivalt

Amesi labori projekti juhtiv uurija Bruce Cook hindab, et ainuüksi rootorite võidmine antud ainega säästaks USA tööstusele juba 330 triljonit kilodžauli (9 miljardit kilovatt-tundi) ehk umbes 179 miljonit dollarit aastas, ja nii kuni aastani 2030.

Välistatud pole ka tahke BAM-i kasutamine puuriterade ja muude lõikeriistade katmiseks. Üldiselt pruugitakse selleks tänapäeval teemanti, mis on kõvem, kuid reageerib terasega keemiliselt ja hävib seetõttu metalli lõigates suhteliselt kiiresti. BAM on aga teemandist odavam ega lagune terast lõigates.

Uue materjali hämmastavate omaduste põhjused pole seni veel päris selged, tunnistab Russell. Enamikul ülikõvadest materjalidest nagu teemant on lihtne, korrapärane ja sümmeetriline kristallstruktuur. BAM-i struktuur on aga keerukas ja ebasümmeetriline ning selle kristallvõre lünklik — karakteristikud, mis materjali kõvadusega kuidagi kokku ei sobi.

Ka materjali libedust pole lõpuni mõistetud, ehkki Russelli sõnul on tõenäolisim teooria, mille kohaselt reageerib boor hapnikuga ning tekitab seega aine pinnale väga väikestes kogustes booroksiidi. See omakorda võib õhust ligi meelitada veemolekule, mis moodustavadki libeda kattepinna.

“See oleks peaaegu nagu iselibestuv pind. Õli või muid libesteid pole tarvis lisada. See on juba oma olemuselt libe,” ütleb ta.