Как жидкие кристаллы меняют подход к смазке механизмов

Принцип действия смазки на основе жидких кристаллов

Андреас Кайлер (Andreas Kailer) рассказывает, как удалось достичь таких впечатляющих результатов:

«Смазка разрабатывалась на основе жидких кристаллов (ЖК), похожих на те, что используются в современных плоских экранах.

Новая смазка на основе жидких кристаллов, по мнению немецких ученых, начинает действовать сразу после нанесения на поверхности и существенно снижает силу трения. Она позволяет механизмам по всему миру работать более эффективно, хотя, даже при этом, около четверти энергии теряется именно из-за трения.

Несмотря на существование некоторых довольно умных решений для смазки, не менее 15 % мощности, производимой автомобильными двигателями, теряется из-за трения.

В большинстве механизмов потери из-за трения превышают 15 %, и тепло, возникающее от трения, приводит к значительным затратам на ремонт и обслуживание каждый год. Теперь же прорыв в разработке смазки с использованием жидких кристаллов обещает существенно сократить затраты на трение и заменить нефтяные смазочные материалы, что поможет практически устранить силу трения.

В отличие от обычных жидкостей, все молекулы ЖК имеют однообразную ориентацию в пространстве. Если вы откроете новую коробку спичек, вы заметите, что головки смотрят в одном направлении».

Практические испытания новой технологии

Совместно с коллегами из Фраунгоферовского института прикладных исследований полимеров и инженерами компании Nematel, ученые провели практические испытания, чтобы определить, какие кристаллы и в каких условиях лучше всего использовать для создания смазки.

Эксперимент был достаточно прост: к металлическому цилиндру, движущемуся по контактной поверхности, прикладывается определенное усилие, и исследователи замеряют энергию, необходимую для его передвижения.

В ходе испытаний выяснили, что через некоторое время после нанесения ЖК на соприкасающиеся поверхности, трение падает почти до нуля. Продолжительность этого процесса в основном зависит от силы, которую прикладывают к цилиндру.

«Наши эксперименты показали, что использование смазки на основе жидких кристаллов в подшипниках качения нецелесообразно, так как контактное давление слишком велико, и снижение силы трения остается незначительным, – делится результатами доктор Кайлер. – С другой стороны, такая смазка идеально подходит для подшипников скольжения».

Перспективы применения и выхода на рынок

Поскольку до сих пор производство ЖК было сосредоточено на их применении в различных дисплеях (что требует высоких стандартов чистоты), цены на них остаются достаточно высокими. Поэтому в планах ученых стоит разработать более упрощенный процесс синтеза.

По их оценкам, до выхода на рынок нового типа смазочных материалов осталось от 3 до 5 лет.