Co dokážou superpovlaky českých vědců?

Vyvinout superpovlak, který významně sníží tření sou

částek strojů, prodlouží tak jejich životnost a ušetří za mazadla? Přesně takový cíl si stanovili vědci z ČVUT ve spolupráci s tuzemskými strojírenskými podniky.
A jak se zdá, jsou na nejlepší cestě k jeho dosažení.

Tým profesora Tomáše Polcara z katedry řídicí techniky Fakulty elektrotechnické ČVUT chce vyvinout speciální tenkou vrstvu, která by dokázala výrazně snížit tření. Posloužit by to mohlo kupříkladu při obrábění tvrdých kovů nebo v automobilovém průmyslu, kdy by se snížilo tření pístu v motoru, a tudíž i spotřeba oleje.

KDO MAŽE, TEN JEDE!
ALE JDE TO I JINAK...

Ať už si v souvislosti s třením představíme převodovku, ložisko nebo obráběcí stroj, vždy se jedná o procesy, u kterých je žádoucí tření snížit, aby se snížila opotřebovanost materiálu, spotřeba pohonných hmot, olejů či dalších nákladů.
Podle vedoucího výzkumu je výborným příkladem automobil, do kterého je nutno dolévat motorový olej, aby se snížilo tření a chladily se povrchy v převodovce. Pokud se začnou vozy obohacovat o nově vznikající vrstvičku, dosahující tloušťky jediného mikronu (čili asi 50krát tenčí než standardní lidský vlas), mohlo by se nežádoucí tření snížit natolik, že by se motorový olej mohl stát minulostí.
Že jde o vskutku zajímavý a bezesporu užitečný projekt, dokazuje i skutečnost, že Polcarův tým obdržel stomilionový grant na pětiletý projekt výzkumu a vývoje tohoto takzvaného superpovlaku.

ODOLÁ EXTRÉMNÍM TEPLOTÁM

Při obrábění oceli nebo kvalitní slitiny dochází ke vzniku extrémních tlaků a teplot, dosahujících až tisíc stupňů Celsia. Je proto nutné využít materiál, který takovým podmínkám dokáže odolávat, a ještě k tomu chránit nástroj a snižovat tření.
Tato nanovrstva zatím vzniká na monitorech za pomoci počítačové simulace, přičemž se vědci snaží ideálně navrstvit atomy, a vytvořit tak speciální nanokompozit.
Polcarův tým se pokusí přidat do vrstvy ideální prvek v podobě stříbra či vanadu, který bude pronikat na povrch a tam tvořit extrémně tenkou mazací vrstvu tekutého oxidu vanadu. Běžný lubrikát tak bude nahrazen něčím, co se na lubrikant mění až při vysokých teplotách, přesahujících 700 °C.
Až bude tenký superpovlak poskládán z atomů různých látek do požadované podoby virtuálně, přijde čas jeho skutečné výroby v zařízení na takzvané magnetronové naprašování. Pak už bude následovat testování v ostrém provozu, o které se postará společnost Hofmeister.
Ta superpovlaky vyzkouší na obráběcích strojích a následně se pokusí zvýšit jejich účinost pomocí laseru, který uzpůsobí povrch stroje superpovlaku, a zkvalitní tak jeho přilnavost. Klíčem k úspěchu by měla být tzv. studená ablace ve formě slabého laserového paprsku, odtavujícího či odpařujícího několik mikrometrů tenkou vrstvu z testovaného materiálu, přičemž na něm laser vytvoří speciální strukturu.

SE SUPERPOVLAKY KE HVĚZDÁM?

Superpovlaky by nemusely hrát významnou roli jen na planetě Zemi. Těšit by se z teto novinky mohl i kosmický průmysl, pro který je důležité třeba obrábění slitin titanu nebo kompozitových materiálů. To jsou podle zástupce společnosti Hofmiester Pavla Kožmína jen těžko obrobitelné materiály a trvanlivost břitu se při práci na nich počítá pouze v minutách.

Superpovlak by mohl zajistit náklady na obrábění trvanlivost dvojnásobnou, těchto materiálů a celý nebo i delší. Tím proces by byl snazší by se pochopitelně snížily a rychlejší.