p Quando o motor de um automóvel é lubrificado de maneira inadequada, pode ser um grande golpe para o bolso e para o meio ambiente. p Para o carro médio, 15% do consumo de combustível é gasto para superar o atrito no motor e na transmissão. Quando o atrito é alto, as engrenagens precisam trabalhar mais para se mover. Isso significa que o carro queima mais combustível e emite mais dióxido de carbono na atmosfera.

p "Todo ano, milhões de toneladas de combustível são desperdiçadas devido ao atrito, "disse Jiaxing Huang, professor associado de ciência de materiais e engenharia na McCormick School of Engineering da Northwestern University. "É um problema sério."

p Embora o óleo ajude a reduzir esse atrito, as pessoas há muito procuram aditivos que melhoram o desempenho do óleo. Huang e seus colaboradores descobriram que bolas de grafeno amassadas são um aditivo lubrificante extremamente promissor. Em uma série de testes, óleo modificado com bolas de grafeno amassadas superou alguns lubrificantes comerciais em 15 por cento, tanto em termos de redução do atrito quanto do grau de desgaste das superfícies de aço.

p Apoiado pelo Office of Naval Research, a pesquisa da equipe é descrita em um artigo publicado online em 25 de janeiro no Proceedings of the National Academy of Sciences . Xuan Dou, um estudante de pós-graduação no laboratório de Huang, é o primeiro autor do artigo. Yip-Wah Chung da Northwestern Engineering, professor de ciência e engenharia de materiais, e Q. Jane Wang, professor de engenharia mecânica, também são autores do artigo.

p Cerca de cinco anos atrás, Huang descobriu bolas de grafeno amassadas - um novo tipo de partículas ultrafinas que se assemelham a bolas de papel amassadas. As partículas são feitas secando minúsculas gotículas de água com folhas à base de grafeno em seu interior. "A força capilar gerada pela evaporação da água amassa as folhas em bolas de papel miniaturizadas, "Huang disse." Assim como amassamos um pedaço de papel com as mãos.

p Pouco depois de fazer esta descoberta, Huang explicou isso a Chung durante um almoço em Hong Kong, amassando um guardanapo e fazendo malabarismos com ele. "Quando a bola caiu na mesa, rolou, "Chung relembrou." Isso me lembrou de rolamentos de esferas que rolam entre as superfícies para reduzir o atrito. "

p Esse "a-ha!" momento levou a uma colaboração entre os dois professores e Wang, que estava no meio da edição de uma nova Enciclopédia de Tribologia com Chung.

p Nanopartículas, particularmente nanopartículas de carbono, já foram estudados para ajudar a aumentar a lubrificação do óleo. As partículas, Contudo, não se dispersam bem em óleo e, em vez disso, tendem a se aglomerar, o que os torna menos eficazes para lubrificação. As partículas podem ficar presas entre as superfícies da engrenagem, causando agregação severa que aumenta o atrito e o desgaste. Para superar esse problema, pesquisadores anteriores modificaram as partículas com produtos químicos extras, chamados surfactantes, para fazê-los se dispersar. Mas isso ainda não resolve totalmente o problema.

p "Sob atrito, as moléculas de surfactante podem esfregar e se decompor, "Chung disse." Quando isso acontecer, as partículas se aglomeram novamente. "

p Por causa de sua forma única, bolas de grafeno amassadas se auto-dispersam sem a necessidade de surfactantes que são atraídos pelo óleo. Com suas superfícies pontiagudas, eles são incapazes de fazer contato próximo com as outras bolas de grafeno. Mesmo quando eles estão espremidos, eles se separam facilmente quando perturbados.

p Huang e sua equipe também descobriram que o desempenho das bolas de grafeno amassadas não é sensível às suas concentrações no óleo. "Alguns já são suficientes, e se você aumentar a concentração em 10 vezes, o desempenho é quase o mesmo, "Disse Huang." Para todos os outros aditivos de carbono, esse desempenho é muito sensível à concentração. Você tem que encontrar o ponto ideal. "

p "O problema em encontrar um ponto ideal é que, durante a operação, a concentração local de partículas perto das superfícies sob lubrificação pode oscilar, "Wang acrescentou." Isso leva a um desempenho instável para a maioria das outras partículas de aditivos. "

p Próximo, a equipe planeja explorar o benefício adicional do uso de bolas de grafeno amassadas no óleo:elas também podem ser usadas como transportadores. Como as partículas em forma de bola têm grande área de superfície e espaços abertos, eles são bons transportadores de materiais com outras funções, como a inibição de corrosão.