Qualquer pessoa que já levou seu carro para uma troca de óleo reconhece a importância de reduzir o atrito que surge quando o aço toca o aço.

Pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) vêm trabalhando há anos para substituir o óleo por lubrificantes sólidos, como o grafeno, que é um substituto mais barato e eficiente, um que dura muito mais tempo.

Programa de Pesquisa e Desenvolvimento Dirigido pelo Laboratório de Argonne (LDRD), o que lhes deu o capital inicial de que precisavam para começar seus experimentos, inicialmente financiou o trabalho dos pesquisadores de Argonne, Anirudha Sumant e Ali Erdemir.

O grafeno também pode ser usado para proteger melhor os rolamentos de esferas, que pode corroer com o tempo quando exposto à água, o processo comumente referido como tribo-corrosão. O processo desenvolvido por Argonne com base em grafeno mostrou que algumas camadas de grafeno não apenas reduzem o atrito no atrito do aço contra o aço em sete vezes e o desgaste em 10, 000 vezes, mas também reduz significativamente o problema de tribocorrosão.

"Essa é uma melhoria significativa em relação a qualquer outro revestimento de lubrificantes sólidos disponível hoje, "Sumant disse." Além disso, a quantidade de grafeno necessária é muito pequena e, portanto, o custo é muito menor e eliminar o desperdício de óleo seria mais ecológico, o que é um grande benefício colateral. "

O trabalho de Sumant e seus colegas tem implicações de longo alcance tanto dentro quanto fora da indústria automobilística. Pode ajudar as turbinas eólicas a se moverem com mais facilidade, permitindo-lhes produzir mais energia. Ele também pode vedar melhor as máquinas, pois bombeia óleo ou gás do solo ou do mar.

A equipe Argonne, liderado por Sumant, que é pesquisador do Center for Nanoscale Materials, passou a ganhar duas doações adicionais, totalizando US $ 1,4 milhão, do Departamento de Energia dos Estados Unidos.

Foi por meio do financiamento inicial do LDRD que eles reconheceram o grafeno como um lubrificante sólido emergente, um que funciona de forma diferente do existente à base de óleo e outros lubrificantes sólidos, incluindo lubrificante de grafite e até mesmo carbono tipo diamante.

Não só o grafeno tem um desempenho melhor, é mais acessível. Mesmo o grafeno de qualidade moderada funciona muito bem para aplicações tribológicas, o que não é o caso de várias aplicações eletrônicas e de sensores.

A maior parte do custo em revestimentos convencionais de lubrificantes sólidos está relacionada à infraestrutura necessária para aplicá-los, incluindo a eletricidade para operar as máquinas relacionadas e a manutenção das máquinas. Não é assim com o grafeno, que pode ser aplicado pulverizando uma solução no ar e pode revestir qualquer forma ou tamanho complicado - e sobre uma grande área de superfície.

Em um esforço para trazer suas descobertas para o mercado, Sumant e sua equipe estão trabalhando atualmente com duas empresas diferentes em setores muito diferentes.

O primeiro é um dos principais fornecedores mundiais de vedantes mecânicos para bombas. Ela está trabalhando com os cientistas para substituir suas vedações de carboneto de silício por grafeno, o que reduziria o desgaste e o atrito.

A equipe também pretende trabalhar com outra empresa do setor automobilístico, que usa moldes para criar peças de automóveis, incluindo painéis de portas. Os pesquisadores da Argonne estão procurando desenvolver um novo lubrificante que possa reduzir o atrito em aplicações de conformação de metal e, assim, diminuir o custo de fabricação de automóveis.

Vivian Sullivan, Gerente de programa LDRD em Argonne, disse que o experimento do grafeno é um excelente exemplo de como a ciência básica pode ser usada para fins práticos fora do laboratório.

"Descobertas como esta têm aplicações no mundo real, que é exatamente o que o DOE está procurando, ", disse ela." É por isso que o departamento deu seu apoio a este projeto após a rodada inicial de financiamento do LDRD. "

LDRD suporta alto risco, pesquisa e desenvolvimento de alto valor potencial. Ele incentiva a criação de novos conceitos técnicos e aumenta a capacidade dos laboratórios nacionais de perseguir seus próprios objetivos estratégicos, bem como os das agências de financiamento federais.

"É uma das principais maneiras pelas quais os laboratórios continuamente revitalizam suas pesquisas, "disse Supratik Guha, Conselheiro de Ciência Sênior de Argonne e diretor da divisão de Nanociência e Tecnologia e Centro de Materiais em Nanoescala, um DOE Office of Science User Facility.