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CARATTERIZZAZIONE DI MATERIALI E SISTEMI NANOTECNOLOGICI CON RILEVANTI PRESTAZIONI D'ATTRITO

Il presente progetto di Ricerca di Base si articolerà in fasi di sintesi chimica, di dispersione e funzionalizzazione di additivi in fase solida in lubrificanti, programmando piani di prova tribologici per valutare le prestazioni dei modificatori d’attrito nanodimensionali in termini di contenimento dell'attrito e della rimozione di materiale per usura superficiale. Ricerche compiute negli scorsi 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, per effetto dell'usura, di materiale dalle superfici metalliche della coppia lubrificata [1,2]. In alcune condizioni di test, caratterizzate da regimi di lubrificazione particolarmente severi, si è ottenuta mediante dispersione di grafene sintetizzato nei laboratori del DIIn in oli base di gruppo III una marcata riduzione del coefficiente d’attrito: fino al 40%, rilevata mediante strumenti del tipo ball-on-disk ed addirittura del 70% in condizioni di prova on tribometri Falex disponibili presso partner industriali. L'indagine per via sperimentale pianificata per il progetto Farb 2016 si orienterà, inoltre, verso una migliore comprensione dei meccanismi di attivazione dei citati additivi modificatori d’attrito in regime lubrificato e a secco. Una possibile applicazione di tale percorso potrà riguardare l’aggiunta a polimeri di additivivi nanostrutturati per incrementarne significativamente le proprietà meccaniche, la scratch resistance e la resistenza all’usura in genere. I proponenti mirano inoltre ad identificare le condizioni di prova, ossia la combinazione delle variabili pressione media di contatto, velocità di sliding e temperatura media, in cui gli additivi, in particolare quelli basati su nanocarboni, offrono rilevanti riduzioni del coefficiente d’attrito e dei parametri identificativi del processo d’usura. L’articolazione delle fasi di sintesi-funzionalizzazione-testing tribologico sarà affiancata da un’ampia campagna di acquisizione mediante un avanzato profilometro 3D basato su tecnologia ottica confocale disponibile presso il laboratorio I 6 del Dipartimento di Ingegneria Industriale per valutare la natura topografia dei provini metallici e non oggetto di prova nonché di analisi ex-situ su provini tribologici mediante spettroscopia Raman, e microscopia elettronica SEM e TEM. [1] C. Altavilla, M. Sarno, P. Ciambelli, A. Senatore, V. Petrone, New “chimie douce” approach to the synthesis of hybrid nanosheets of MoS2 on CNT and their anti-friction and anti-wear properties, Nanotechnology, vol. 24 (12), 2013 [2] M. Sarno, A. Senatore, C. Cirillo, V. Petrone, P. Ciambelli, Oil lubricant tribological behaviour improvement through dispersion of few layer graphene oxide, Journal ofNanoscience and Nanotechnology, vol. 14(7), 2014