24-07-2015 09:58 | Door: Erik Verheggen

Wetenschappers van het Amerikaanse onderzoeksinstituut Argonne hebben een nagenoeg frictieloos materiaal bedacht met de hulp van een supercomputer en rolletjes grafeen.

De ontdekking zou in de toekomst grote gevolgen kunnen hebben voor de ontwikkeling van smeermiddelen. Bij auto’s gaat een derde van elke tank benzine verloren door wrijving tussen oppervlaktes. Ook in de industrie is wrijving een belangrijke energievreter. ‘Superlubricatie’ heeft daardoor grote potentie. Voorlopig alleen in de verre toekomst, want het materiaal bestaat alleen in een computersimulatie.

De onderzoekers stuitten bij toeval op het materiaal tijdens simulaties van de eigenschappen van lubricatiemiddelen. Ze probeerden na te bootsen hoe grafeen en diamant-achtige koolstofstructuren zich gedragen onder verschillende omstandigheden.

Supercomputer

Tijdens de simulatie bleek de wrijving tussen de materialen ineens weg te vallen, en dan steeds weer terug te komen. Met hulp van een supercomputer hebben de onderzoekers berekend dat het grafeen onder bepaalde omstandigheden kleine rolletjes vormt, die als kogellagers tussen twee oppervlakken bewegen.

Maar deze zogenoemde nanorolletjes hebben geen stabiele structuur, waardoor ze steeds hun vorm verliezen. Uit de simulaties blijkt dat toevoeging van kleine diamantdeeltjes stabiliteit geeft aan het grafeensmeermiddel. Het grafeen rolt zich om de deeltjes heen en behoudt daardoor zijn structuur.

Behalve voor lubricatie, heeft grafeen allerlei andere toepassingen. Veel daarvan zijn nog in onderzoeks- of testfase. Zo zou het materiaal geschikt zijn voor gebruik in onder meer zonnepanelen, energieopslag, fietsbandenbiomasssacentrales en verlichting

Bron: Argonne, Phys.org