Flüssiger Kristall als Schmiermittel

Dank ein neues Schmiermittel, kleine Zahnräder können mit praktisch keiner Friktion laufen. Gebildet von der flüssigen kristallenen Flüssigkeit, verringern diese Schmiermittel drastisch Friktion und tragen

Schmiermittel werden in den Motoren, in den Axel, in den Entlüftern und in den Herstellungsmaschinen benutzt. Obgleich Schmiermittel am meisten benutzt sind, hat es fast keine grundlegenden Innovationen für dieses Produkt in den letzten Zwanzig Jahren gegeben. Zusammen mit einem Konsortium hat das Fraunhofer Institut für Mechaniker der Materialien IWM in Freiburg eine völlig neue Kategorie Substanz entwickelt, die alles ändern könnte: flüssiges kristallenes Schmiermittel. Seine chemische Verfassung stellt es getrennt ein; obgleich es eine Flüssigkeit ist, die Molekülanzeigenrichtungseigenschaften, wie Kristalle tun. Wenn zwei Oberflächen in entgegengesetzte Richtungen sich bewegen, richten sich die Moleküle des flüssigen Kristalles zwischen den zwei Oberflächen, damit der Reibungswiderstand extrem ist - niedrig aus. Dieses ermöglicht dem fast frictionless Schieben.

Flüssige Kristalle bekannt für seinen Gebrauch in den Flüssigkristallanzeigen (LCDs) auf Fernsehschirmen, -Handys oder -mit Berührungseingabe Bildschirmen. Die ungewöhnliche Idee, sie zu benutzen, während ein Schmiermittel von Nematel GmbH vorgeschlagen wurde, der sich dann an Fraunhofer IWM wendete, um zu sehen, wenn es funktionieren würde. Dort wendete Dr. Tobias Amann das Schmiermittel an, das vom flüssigen Kristall zwischen zwei Metallwerkstücken gebildet wurde. ? Sogar im ersten Test, maßen wir extrem - niedrige Friktionskoeffizienten? erinnert sich an Amann.

Gleich-geformte Moleküle bilden eine flüssige kristallene Struktur

Die Forscher bei Fraunhofer IWM entdeckten, dass flüssiger Kristall für Schmiermittel gut angepasst ist, weil seine Moleküle lang und dünn sind. ? Wann verwendet als Schmiermittel zwischen zwei Oberflächen, die hinter einander schieben, werden die Moleküle parallel miteinander in bestellten Grenzschichten übereingestimmt? erklärt Dr. Andreas Kailer, amtierender Direktor für die TribologieUnternehmenseinheit bei Fraunhofer IWM. Diese Schichten sind, sehr beständig aber schieben leicht über einander und halten Friktion und Abnutzung zu einem Minimum.

Noch fehlte viel, bevor ein Schmiermittel des flüssigen Kristalles, das für praktische Anwendungen verwendbar ist, entwickelt werden könnte. Fraunhofer IWM startete ein Projekt zusammen mit Nematel, das GmbH ist und die Schmiermittelexperten am Dr. Tillwich GmbH 2010, gefördert durch das deutsche BundesErziehungsministerium und die Forschung (BMBF). Susanne Beyer-Faiß, ein Chemiker bei Tillwich, verbesserte den flüssigen Kristall? s-Stabilität mithilfe von den Zusätzen. Gleichzeitig errichtete ihr Kollege, Werner Stehr, eine spezielle Testeinheit, die Lasertechnologie einsetzt, um in Verbindung treten-freiem Maß von extrem zu ermöglichen - niedrige Friktionskoeffizienten. Bei Fraunhofer IWM, prüfte Tobias Amann die verschiedenen flüssigen Kristalle, die vom Dr. Holger Kretzschmann bei Nematel hergestellt wurden; unter anderem leitete Amann Friktionsexperimente mit verschiedenen Materialien, einschließlich Eisen, kupfern und keramisch. Er überprüfte auch die chemischen Mechanismen, die während der Friktion angezeigt wurden und die Effekte des Mischens der verschiedenen Moleküle des flüssigen Kristalles. Tobias Amann dechiffror die Mechanismen, die für diese ultra-low Reibungskoeffizienten verantwortlich sind und entdeckte, wie man weiter die neuen Schmiermittel auf spezifische Arten optimiert. Er überprüfte auch die chemischen Mechanismen, die während der Friktion angezeigt wurden und die Effekte des Mischens der verschiedenen Moleküle des flüssigen Kristalles. Als das Projekt zu einem Ende kam, hatten die Partner einen flüssigen kristallenen Schmiermittelprototyp produziert, der in den gleitenden Lagern gute Leistung brachte, die vom Eisen hergestellt wurden. Für diese bahnbrechende Arbeit empfing Dr. Tobias Amann, Dr. Andreas Kailer, Susanne Beyer-Faiß, Werner Stehr und Dr. Holger Kretzschmann den Stifterverband Wissenschafts-Preis, der alle zwei Jahre für wissenschaftliche hervorragende Leistung in angewandten Forschungsprojekten zugesprochen wird.

Z.Z. entwickeln die Preissieger die erfinderischen gleitenden Lager, die mit flüssigem Kristall für kleine Elektromotoren für Gebrauch in der Automobilindustrie, zum Beispiel in den Wechselstromerzeugern oder in den Windschutzscheibenwischermotoren geschmiert werden.