Self-adaptive and self-healing nanocomposite tribocoatings

Smeermiddel met herstellende werking

Huatang Cao bestudeerde het technische ontwerp en de materiaalkundige werking van coatings met ultra-lage wrijvingscoëfficiënten, die zichzelf aan de omgeving aanpassen en ook zelf de interne defecten herstellen. Zijn uiteindelijke doel is gericht op het produceren van  WS2 (wolfraamdisulfide, een droog smeermiddel) dat de poreuze structuur van microscheuren kan helen zodat het te smeren element (tribo-systeem) zelfherstellend wordt.

Tribotesten tonen aan dat, samen met een ultra lage slijtagesnelheid van 10^-7 mm³ m^-1N^-1, de wrijvingscoëfficiënt erg laag blijft zoals 0,02 in droge lucht (5% RH) en ongeveer 0,15 in vocht (55% RH). De niet-reactieve WS2/a-C coating is superieur vergeleken met de WS2/a-C:H coating voor de toekomstige ontwikkeling van zelfaanpassende coatings in een omgeving met uiteenlopende vochtigheid.

Hoge resolutie transmissie-elektronenmicroscopie (HR-TEM) observaties laten zien dat WS2 plaatjes zich herschikken parallel aan de afschuifrichting. Dit komt overeen met een korte tribologische looptijd en betekent dus een zelfaanpassende ‘wrijvingsloze’ respons. Door glijdend contact heroriënteren zich de afzonderlijke TMD nanoplaatjes en vormen een gesloten continue tribofilm die daarmee de schade op een adaptieve manier weet te herstellen. In feite fungeren de gekerfde beschadigingen als een soort microreservoirs voor het herstellen van ‘puin’ dat in een later stadium wordt omgezet in een tribofilm bestaande uit goed uitgelijnde WS2-smeermiddelen. Onze studie werpt nieuw licht op de noodzaak om defectvrije coatings te hebben voor tribo-toepassingen

Het promotieonderzoek van Huatang Cao vond plaats bij de afdeling Advanced Production van het Engineering ENgineering and TEchnology institute Groningen (ENTEG) met financiering via een Chinese Scholarship Council beurs.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/472b9bc4-7df1-41da-a2a6-81586075538c