Descripció del projecte
Els modificadors de fricció (MF) s’han utilitzat a la industria des de fa anys. Originalment, l’aplicació era per a olis d’engranatges de lliscament limitat, fluids de transmissió automàtica, lubricants per a elements corredissos i fluids de transmissió multi propòsit. Aquests productes feien ús dels modificadors de fricció per a assolir el requeriment d’una transició suau de condicions estàtiques a dinàmiques, així com la reducció de soroll, reducció de la generació de calor per fricció, i reducció del parell d’arrencada.
Atès que el consum de combustibles fòssils s’ha convertit en un problema internacional, inicialment per reduir el consum de cru, els MF també s’han introduït en els lubricants del carter de l’automòbil per a reduir el consum de combustible tot millorant la eficiència del lubricant.
Cal no confondre els MF amb els additius Antiware/Extreme-Pressure (Aw/EP). Els additius Aw/EP tenen la capacitat de construir films fortament adherits a les superfícies en contacte en condicions de càrrega severa, protegint les superfícies metàl·liques d’asperitats que danyen la superfície oposada. La majoria dels additius Aw tenen poques propietats de modificació de la fricció.
Les diferències principals entre els films formats per additius Aw / EP i els formats per MF són les seves propietats mecàniques. Els films d’additius Aw / EP són dipòsits semi-plàstics difícils de cisallar. Així, en condicions de cisallament, el seu coeficient de fregament (CoF) és generalment de moderat a alt. Els films de MF són matrius ordenades i ben empaquetades de capes multi-moleculars, que s’adhereixen poc entre si i amb el cap polar de la molècula ancorat a la superfície metàl·lica. Les capes externes del film poden ser fàcilment cisellades, permetent un baix coeficient de fricció (CoF).
Existeixen en el mercat modificadors de fricció orgànics (MFO) que químicament es troben dins de les categories següents:
– àcids carboxílics o els seus derivats, per exemple, àcid esteàric i èsters parcials amb glicerina
– Amides, imides, amines i els seus derivats, per exemple, oleilamina.
– Derivats d’àcids fosfòrics o fosfònics.
– Polímers orgànics, per exemple, metacrilats.
Els MFO esmentats presenten diferents mecanismes per a reduir la fricció:
– Formació de films per reacció amb les superfícies: de manera similar als additius Aw, es formen films per reacció química de l’additiu amb la superfície metàl·lica.
– Formació de films per forces d’absorció entre la molècula i la superfície: es produeix a causa de la naturalesa polar de les molècules. Les molècules de MFO s’alineen, rectes, perpendiculars a la superfície metàl·lica, i això condueix a una matriu multicapa de molècules. Les capes de MFO són difícils de comprimir però és fàcil cisallar les interfícies de la part apolar de la molècula, explicant les propietats reductores de fricció de les MFO.
– Formació de polímers in situ: mecanisme poc comú on el film es forma sota la influència de la temperatura i la càrrega de contacte. Es desenvolupen els polímers a la interfície entre les aspersions metàl·liques sense reaccionar amb la superfície metàl·lica.
Un problema de moltes d’aquestes tecnologies és que depenen de la temperatura, mostrant millors resultats en aplicacions d’automoció on la temperatura de treball és de 100° C en lloc de 40 ° C que és la més corrent en aplicacions industrials.
Amb la irrupció de la mobilitat elèctrica hi ha una forta necessitat de millorar fricció en rangs de temperatura baixos, i addicionalment és desitjable treballar amb productes que millorin la petjada de diòxid de carboni.
Per tant l’interès principal d’aquest projecte és la investigació en MFO que permetin:
o Reducció del coeficient de fricció (CoF).
o Baixa taxa de dosificació.
o Polímer orgànic (lliure d’organometàl·lics).
o Baixa dependència de la temperatura.
o Millora de la compatibilitat mediambiental
La direcció científica de la tesi doctoral es portarà a terme a la Fundació Eurecat. Eurecat és el principal Centre Tecnològic de Catalunya que proveeix al sector industrial i empresarial amb tecnologia diferencial i coneixement avançat per a donar resposta a les necessitats d’innovació de les empreses i impulsar la seva competitivitat. El projecte s’emmarca dins la Línia de Recerca en Tribologia, de la Unitat Tecnològica de Materials Metàl·lics i Ceràmics, on es porten a terme projectes de recerca relacionats amb la identificació de mecanismes de desgast, el disseny i la realització d’assaigs per la reproducció de mecanismes de desgast, la determinació de la fricció i del comportament tribològic de lubricants, recobriments, tractaments superficials i altres tipus de materials (principalment metàl·lics).
