Graphen gegen Reibung und Verschleiß

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Vielversprechend: Graphen im Schmierstoff lösen

Graphen kann in unterschiedlicher Art und Weise auf ein Substrat aufgebracht werden. Möglich ist ein Kompositverfahren, bei dem das Graphen in die Oberfläche des Trägermaterials eingearbeitet wird. Eine zweite Möglichkeit besteht in der chemischen Dampfdeposition, bei der Graphen auf einem Substrat aufgewachsen wird.

Die dritte Möglichkeit ist, das Graphen in einem Schmierstoff zu dispergieren. »Vor allem das Verfahren, Graphen im Schmierstoff zu lösen ist ein vielversprechender Ansatz«, sagt Michael Moseler.

Wenn die Oberflächentopographie sehr glatt ist, wie das in Mikrosystemen der Fall ist, dann macht eine Beschichtung durchaus Sinn. In bewegten Systemen mit weniger glatten Flächen, zum Beispiel in Motoren, kommt das Graphen als Schicht aber sehr schnell an seine Grenzen.

Da die Motoren zudem immer effizienter laufen sollen, arbeiten die Entwickler hier mit immer dünnflüssigeren Schmierstoffen, die den Abstand zwischen den Reibungskörpern immer geringer werden lassen. Deshalb ist die Industrie auf der Suche nach Additiven, die Reibung und Verschleiß auch unter diesen erschwerten Bedingungen minimieren. »Mit unserer Arbeit konnten wir zeigen, dass das im Schmierstoff gelöste Graphen als wirksame Schutzschicht auf den tribologischen Flächen den Verschleiß mindern kann«, erklärt Michael Moseler.

Der große Pluspunkt: Geht die Graphenschicht punktuell kaputt, so kann neues Graphen aus dem Schmierstoff die schadhafte Stelle wieder schließen - das heißt, man erreicht die Selbstreparatur, die bei einer herkömmlichen Graphenbeschichtung nicht erfolgt.

Mit den neuen Simulationsmöglichkeiten des IWM können ganz unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten von Graphen als Schutzschicht abgebildet werden - das macht sie für eine Vielzahl von Branchen interessant. Abgesehen von Graphen als Schmierstoffadditiv für motorische Anwendungen, könnte Graphen als gewachsene Schicht in Zukunft eine wichtige Rolle bei Mikrosystemen mit sehr kleinen Schmierspalten spielen.

Beispielsweise wird in naher Zukunft der Abstand zwischen Schreiblesekopf und Festplatte in magnetischen Datenspeichern kleiner als 3 Nanometern sein. In diesen engen Spalt müssen eine dünne Lage Schmierstoff und zwei Verschleißschutzschichten passen – eine Aufgabe für die Graphen geradezu prädestiniert ist!

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