Comportamiento de desgaste casi cero duradero logrado por líquidos iónicos proteicos basados en polímeros en...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Tribología
• Ingeniería de superficies

Sus antecedentes:

• Las superficies de acero de ingeniería experimentan un desgaste significativo, lo que limita la vida útil de los equipos mecánicos.
• Las estrategias de bajo desgaste existentes a menudo son específicas de la condición y carecen de una amplia aplicabilidad.
• El desarrollo de lubricantes avanzados es crucial para mejorar la durabilidad y el rendimiento del material.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y evaluar un nuevo lubricante de líquido iónico de protones basado en polímeros (PPIL) para lograr un desgaste casi nulo en el acero de ingeniería.
• Investigar el rendimiento tribológico de los PPIL bajo altas presiones de contacto y condiciones ambientales exigentes.
• Explorar el potencial de los PPIL en sistemas de superlubricación para aplicaciones de materiales avanzados.

Principales métodos:

• Síntesis de líquidos iónicos de protones basados en polímeros (PPIL) a través del intercambio de protones entre la polietilenimina y el bis ((2-etilhexil) fosfato.
• Pruebas tribológicas de PPILs en superficies de acero bajo altas presiones de contacto Hertzian (2.15 GPa).
• Evaluación del rendimiento del lubricante en condiciones de fricción a largo plazo y de alta frecuencia.
• Desarrollo de un sistema de superlubricación mediante la combinación de PPIL con soluciones acuosas de poliol para pares de fricción de Si3N4/vidrio.

Principales resultados:

• Los PPIL demostraron un coeficiente de fricción de ~ 0,08 y una tasa de desgaste excepcionalmente baja (1,46 × 10^-10 mm3·N−1·m−1) en acero bajo alta presión.
• El comportamiento de desgaste duradero cercano a cero se mantuvo incluso bajo fricción prolongada y pruebas de alta frecuencia.
• Se logró un sistema de superlubricación (coeficiente de fricción μ = 0,007) con un período de funcionamiento ultrarrápido (< 3 s) utilizando PPIL y soluciones de poliol.
• El desgaste casi nulo se atribuye a los efectos sinérgicos de las películas de adsorción, las películas triboquímicas y la lubricación hidrodinámica.

Conclusiones:

• Los PPIL desarrollados representan una nueva clase de lubricantes que ofrecen una resistencia al desgaste superior para el acero de ingeniería.
• Este estudio supera las limitaciones para lograr un desgaste ultrabajo, ampliando el alcance de aplicación de los materiales de lubricación avanzados.
• Los hallazgos contribuyen al campo de la superlubricación mediante la introducción de sistemas eficaces basados en PPIL con un rendimiento rápido.