From molecular liquids to ionic: advancing tribology for extreme conditions
Tid: Ti 2025-05-13 kl 13.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Videolänk: https://kth-se.zoom.us/j/65086127260
Språk: Engelska
Respondent: Roman José de la Presilla , System- och komponentdesign
Opponent: Professor Guillermo Morales-Espejel, SKF Engineering & Research Centre
Handledare: Professor Sergei Glavatskih, System- och komponentdesign; Universitets lektor Johan Leckner, System- och komponentdesign, Axel Christiernsson International AB; Universitets lektor Jason Harper, University of New South Wales
Abstract
Vår förmåga att effektivt smörja maskinkomponenter sätter gränserna för vilka teknologier vi pålitligt kan implementera. Detta är särskilt tydligt inom områden som vindkraft, våg- och tidvattenkraft samt rymdapplikationer. Dessa tillämp- ningar möter utmaningar på grund av långsamt oscillerande rörelser där konventionella smörjmetoder har begränsad funktionalitet. Genom design av joniska material undersöker vi dessa begränsningar med målsättningen att möjliggöra framsteg inom centrala maskinteknologier för en hållbar utveckling.
Vår forskning visar att jonvätskor (ionic liquids, ILs), när de används som tillsatser i fettsmörjmedel, kan fördröja smörjmedelsutkastning från mikroglidande kontakter och ge anmärkningsvärd smörjförmåga. Kärnmagnetisk resonansspektroskopi avslöjar att jonvätskornas förmåga att ge denna effekt beror på huruvida den binds upp av de andra fettkomponenterna (förtjockningsmedel – basoljeblandning) eller är lättillgänglig och rörlig. Vidvinklad röntgenspridning visar att när dessa jonvätskor utsätts för tryck i GPa-området uppvisar de en distinkt strukturell eftergivlighet och vätske-till-fast övergångar i jämförelse med en konventionell syntetisk PAO-olja, och att dessa egenskaper kan modifieras genom att förändra de ingående jonernas struktur.
Dessa resultat visar att retentionen av smörjmedlet inom kontaktytan är kopplad till jonvätskans förmåga att nå ytorna och starkt adsorberas, samt att unika tryckbeteenden kan uppnås genom att skräddarsy den joniska arkitekturen. Vi undersöker vidare hur dessa effekter påverkar komponentnivån i oscillerande lager med hjälp av en specialbyggd ramlös lagertestrigg. Dessutom visar vi att dessa jonvätskor har enastående prestanda i vakuummiljöer, där de minskar slitage med flera magnituder jämfört med etablerade rymdsmörjmedel, och därmed erbjuder en väg mot PFAS-fria vakuumsmörjmedel.
Den unika mångsidigheten och potentialen hos dessa icke-halogenerade jonvätskorna understryks ytterligare genom att vi demonstrerar möjligheten att syntetisera joniska smörjmedel från koldioxidinfångning och biomassa. Sammantaget visar vår forskning att joniska material kan utnyttjas för att expandera de gränser som sätts av nuvarande smörjteknologi.