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SISTEMI NANOIBRIDI E 3D-NETWORK CON AVANZATE PRESTAZIONI MECCANICHE

Il presente progetto di Ricerca di Base si articolerà mediante fasi di: sintesi chimica, dispersione e funzionalizzazione di additivi in lubrificanti liquidi, semi-solidi e deposizione di additivi su superfici di coppie tribologiche; sessioni di test prove tribologiche per valutare le prestazioni dei modificatori d’attrito nanodimensionali; caratterizzazione di superfici ex-situ.Precedenti ricerche compiute negli ultimi anni dai proponenti del presente progetto hanno mostrato come la dispersione in lubrificanti liquidi per applicazioni veicolari di nanotubi di carbonio, solfuri di molibdeno o tungsteno e, più recentemente di grafene e grafene ossido, permetta un rilevante contenimento della dissipazione d’energia per attrito e della progressiva rimozione di materiale metallico superficiale per usura. In test caratterizzati da regimi di lubrificazione limite la dispersione in oli base di gruppo III di grafene sintetizzato nei laboratori del DIIn ha condotto ad una marcata riduzione del coefficiente d’attrito: fino al 40% su strumenti di tipo ball-on-disk e fino al 70% su macchine di prova Falex, in approfondite campagne di test realizzate presso il DIIn e presso i laboratori di partner di precedenti progetti.Il progetto prevedrà una nuova strategia “green” di sintesi di nanomateriali, attraverso un approccio “wet chemistry” in grado di controllare dimensioni e forma, scalabile ed economico. In particolare, attraverso un processo a singolo step, semplice ed economico, si punterà alla sintesi di nanomateriali ecocompatibili (Cu e CuO, Al2O3, TiO2,…) dalle spiccate proprietà tribologiche in grado di incrementare le prestazioni lubrificanti in applicazioni industriali e automotive. I nanomateriali avranno: una struttura a bilanciere “dumbbell” in grado di donare proprietà multifunzionali (anti-attrito, anti-usura, adesione superficiale, ...); e una natura nanoibrida, restando infatti le nanoparticelle intrappolate nelle molecole di olio base che ne hanno determinato la formazione risulteranno anche stabilizzate nella pasta prodotta e nel lubrificante finale una volta miscelata la pasta, superando la principale sfida legata all’uso dei nanoadditivi. I contenuti relativi di rame, allumina e titania nella struttura a campana e la morfologia stessa del bilanciere saranno opportunamente modulati in vista dell’applicazione alla quale il lubrificante è destinato.La sperimentazione del FARB 2017 si orienterà, inoltre, verso il meccanismo di lubrificazione fluidodinamico in componenti a strisciamento in cui alle superfici della tribocoppia sia richiesta un’elevata capacità di assorbimento di olio lubrificante. Il progetto si concentrerà, infatti, su materiali ottimizzati per il contenimento della dissipazione d’energia per attrito in componenti a porosità controllata con capacità di assorbimento di olio lubrificante elevata fino ad un rapporto 1:100 rispetto alla massa del componente stesso. Cuscinetti porosi, tenute, rivestimenti in genere saranno essere oggetto di analisi e confronto con le tecnologie correnti.Principali riferimenti bibliografici per la sezione 11:[1] Romo-Herrera, J., et al. Covalent 2D and 3D networks from 1D nanostructures: designingnew materials. Nano Lett. 7, 570–576, 2007.[2] Sarno, M. et al., Oil lubricant tribological behaviour improvement through dispersion of few layer graphene oxide, J. of Nanoscience and Nanotechnology, 14(7), 2014.[3]Gao, X., et al., Flexible superhydrophobic and superoleophilic MoS2 sponge for highly efficient oil-water separation, Nature - Scientific Reports, 6:27207, 2016.[4] Li, B., et al. Facile preparation of graphene-coated polyurethane sponge with superhydrophobic/superoleophilic properties, Journal of Polymer Research, vol. 22, 2015[5] Berman, D., et al. Reduced wear and friction enabled by graphene layers on sliding steel surfaces in dry nitrogen, Carbon, vol. 59, 2013