p (Phys.org) - Às vezes, basta uma quantidade extremamente pequena de material para fazer uma grande diferença. Cientistas do Laboratório Nacional de Argonne descobriram recentemente que poderiam substituir camadas de grafeno de um átomo de espessura por lubrificantes à base de óleo em superfícies de aço deslizantes, permitindo uma redução dramática na quantidade de desgaste e fricção. p Novos estudos conduzidos pelos cientistas de materiais da Argonne, Anirudha Sumant e Ali Erdemir, mostraram que o grafeno é capaz de reduzir drasticamente a taxa de desgaste e o coeficiente de atrito (COF) do aço. As marcadas reduções no atrito e desgaste são atribuídas ao baixo cisalhamento e natureza altamente protetora do grafeno, o que também evitou a oxidação das superfícies de aço quando presentes nas interfaces de contato deslizante.

p Os rolamentos de esferas de aço inoxidável são parte integrante de muitas máquinas mecânicas móveis, variando de ventiladores de mesa a turbinas eólicas gigantes.

p "Reduzir as perdas de energia e materiais nesses sistemas mecânicos móveis devido ao atrito e ao desgaste continua sendo um dos maiores desafios de engenharia de nosso tempo, "Sumant disse.

p Os lubrificantes atuais reduzem o atrito e o desgaste por meio do uso de aditivos prejudiciais ao meio ambiente, ou em alguns casos, lubrificantes sólidos, como dissulfeto de molibdênio ou ácido bórico. Os lubrificantes à base de óleo precisam ser reaplicados de forma consistente, produzindo resíduos adicionais. O custo de aplicação de revestimentos de lubrificantes sólidos é bastante alto e devido à espessura finita, eles não duram muito e também devem ser reaplicados com custos elevados.

p Por outro lado, revestimentos feitos de flocos de grafeno não são prejudiciais ao meio ambiente e podem durar um período de tempo considerável devido à capacidade dos flocos de se reorientarem durante os ciclos de desgaste iniciais, fornecendo um COF baixo durante o deslizamento.

p Sumant e Erdemir estimaram que a redução da perda de energia devido ao atrito oferecida por novos materiais geraria uma economia potencial de energia de 2,46 bilhões de quilowatts-hora por ano, equivalente a 420, 000 barris de petróleo.

p "Aplicar ou reaplicar o revestimento de grafeno não requer nenhuma etapa de processamento adicional além de apenas borrifar uma pequena quantidade de solução na superfície de interesse, tornando este processo simples, custo-beneficio, e ecologicamente correto, "disse Diana Berman, um pesquisador de pós-doutorado no Centro de Materiais em Nanoescala de Argonne (CNM).

p "É interessante ver como um material de um átomo de espessura afeta as propriedades em uma escala maior, "Sumant disse." Eu acredito que o grafeno tem potencial como um lubrificante sólido na indústria automotiva e, uma vez totalmente desenvolvido, pode ter impactos positivos em muitas aplicações mecânicas que podem levar a uma tremenda economia de energia. "

p Sumant está associado ao CNM de Argonne, enquanto Erdemir trabalha para a Divisão de Sistemas de Energia da Argonne. O financiamento veio do escritório de Pesquisa e Desenvolvimento Dirigido pelo Laboratório de Argonne.

p A equipe publicou recentemente suas descobertas em dois artigos consecutivos na revista de alto impacto Carbono .