2D-Nanomaterial Materialklasse der „MXene“ als Festschmierstoff einsetzbar

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Bei extremer Hitze oder im Vakuum des Weltraums sollen „MXene“ als Schmierstoffe Höchstleistungen bringen können. Die TU Wien untersuchte diese speziellen Nanomaterialien mit internationalen Partnern.

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Die atomaren Schichten können sich gegeneinander verschieben, das verringert die Reibung.
Die atomaren Schichten können sich gegeneinander verschieben, das verringert die Reibung.
(Bild: TU Wien)

Wie das Kohlenstoff-Material Graphen zählen auch die „MXene“ zu den sogenannten 2D-Materialien: Ihre Eigenschaften werden wesentlich dadurch bestimmt, dass es sich um ultradünne Schichten handelt, um einzelne Atomlagen, ohne starke Bindungen nach oben oder unten. Jede Schicht für sich ist relativ stabil, sie können sich aber gegeneinander problemlos verschieben.

Nach Angaben der TU Wien macht diese Verschiebbarkeit der atomaren Schichten untereinander das Material zu einem hervorragenden Trockenschmiermittel. Ohne Abrieb zu erzeugen werde ein extrem widerstandsarmes Gleiten ermöglicht. Die Reibung zwischen Stahloberflächen konnte auf ein Sechstel reduziert werden, heißt es. Dabei funktioniere die „MXene“-Schmierschicht auch nach 100.000 Bewegungszyklen noch problemlos.

Bereit für den Einsatz unter erschwerten Bedingungen

Während Schmieröl etwa im Vakuum bei Weltraummissionen sofort verdampfen würde, ließen sich „MXene“ dort in Form von feinem Pulver einsetzen. Das Dünnschichtmaterial oxidiere auch nicht bei großer Hitze wie andere Schmiermittel. Laut TU Wien ist es viel stabiler und kann sogar in der Stahlindustrie eingesetzt werden, wo mechanisch bewegte Teile schon Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius erreichen können.

Untersucht wurde das pulverförmige Schmiermittel in mehreren Experimenten an der TU Wien, der Universität des Saarlandes in Saarbrücken, an der Purdue Universität in den USA sowie an der Universidad de Chile in Santiago. Die Gleiteigenschaften der „MXene“ wurden im Fachjournal ACS Nano publiziert.

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