Você pode lubrificar uma corrente de bicicleta com óleo, mas o que você faz com um Mars rover ou uma correia transportadora em brasa na indústria do aço? Nanomateriais muito especiais foram agora estudados pela TU Wien em conjunto com grupos de pesquisa de Saarbrücken (Alemanha), Purdue University nos EUA e a Universidad de Chile (Santiago, Chile).

A classe de materiais MXenes (pronuncia-se "maxene") causou um grande rebuliço nos últimos anos em relação às novas tecnologias de bateria. Mas agora descobriu-se que eles também são um excelente lubrificante sólido, extremamente durável e que executa sua tarefa mesmo nas condições mais difíceis. Essas propriedades notáveis ​​de MXenes foram agora publicadas no renomado jornal ACS Nano .

Como uma pilha de folhas de papel

Assim como o grafeno, material de carbono, MXenes pertencem à classe dos chamados materiais 2D:suas propriedades são essencialmente determinadas pelo fato de serem camadas ultrafinas, camadas atômicas únicas, sem fortes ligações com a camada acima ou abaixo.

"Você primeiro começa com as chamadas fases MAX, que são sistemas de camadas especiais que consistem em titânio, alumínio e carbono, por exemplo, "diz o Prof. Carsten Gachot, chefe do Grupo de Tribologia no Instituto de Design de Engenharia e Desenvolvimento de Produto da TU Wien. "O truque crucial é decapar o alumínio com ácido fluorídrico."

O que resta é uma pilha de camadas atomicamente finas de titânio e carbono que ficam soltas umas sobre as outras, muito parecido com folhas de papel. Cada camada é relativamente estável por conta própria, mas as camadas podem ser facilmente deslocadas umas contra as outras.

Essa capacidade de deslocamento das camadas atômicas entre si torna o material um excelente lubrificante seco:sem gerar abrasão, o deslizamento de resistência extremamente baixa é possível. O atrito entre as superfícies de aço poderia, assim, ser reduzido a um sexto - e com resistência ao desgaste excepcionalmente alta:mesmo depois de 100, 000 ciclos de movimento, a camada lubrificante MXene ainda funciona sem problemas.

Isso é perfeito para uso em condições difíceis:embora o óleo lubrificante evapore imediatamente no vácuo durante as missões espaciais, por exemplo, MXene na forma de pó fino também pode ser usado lá.

Independente da atmosfera e temperatura

"Coisas semelhantes foram tentadas com outros materiais de filme fino, como grafeno ou dissulfeto de molibdênio, "diz Carsten Gachot." Mas eles reagem com sensibilidade à umidade na atmosfera. As moléculas de água podem alterar as forças de ligação entre as camadas individuais. Com MXenes, por outro lado, isso desempenha um papel menor. "

Outra vantagem decisiva é a resistência ao calor dos MXenes:"Muitos lubrificantes oxidam em altas temperaturas e perdem sua lubricidade. MXenes, por outro lado, são muito mais estáveis, e pode até ser usado na indústria do aço, onde as peças que se movem mecanicamente podem, às vezes, atingir uma temperatura de várias centenas de graus Celsius, "explica Gachot.

O lubrificante em pó foi investigado em vários experimentos na TU Wien pelo Dr. Philipp Grützmacher do grupo de pesquisa do Prof. Gachot, bem como na Saarland University em Saarbrücken e na Purdue University nos EUA. No outro extremo do mundo, O Prof. Andreas Rosenkranz no Chile desempenhou um papel importante no início e no desenho do trabalho.

“Também já existe um grande interesse por esses materiais por parte da indústria. Partimos do pressuposto de que esses MXenes logo poderão ser produzidos em maior escala, "diz Carsten Gachot.