Quasi tutti conoscono il politetrafluoroetilene (PTFE), altrimenti noto come Teflon, il marchio utilizzato dalla società chimica DuPont. Famoso per essere "non appiccicoso" e idrorepellente, Il PTFE è un lubrificante secco utilizzato ovunque sui componenti delle macchine, dagli utensili da cucina e dai cilindri dei motori alle applicazioni spaziali e biomediche.
Recentemente, i ricercatori di ingegneria dell'Università dell'Arkansas hanno trovato un modo per rendere il polimero ancora meno adesivo. Hanno trattato film sottili di PTFD con nanoparticelle di silice e hanno scoperto che il materiale lubrificante riduceva significativamente l'usura del polimero mantenendo un basso livello di attrito. Il lavoro dei ricercatori consentirà ai macchinari di durare più a lungo e di funzionare in modo più efficiente.
"Il politetrafluoroetilene è un grande, parola spaventosa, " disse. Min Zou, professore associato di ingegneria meccanica. "Quello di cui stiamo parlando qui è uno strato di materiale o rivestimento - un film - che essenzialmente non si attacca ed è idrofobo, il che significa che respinge l'acqua."
I lubrificanti solidi come il PTFE sono attraenti perché si comportano bene ad alte temperature, hanno bassi costi di manutenzione e sono puliti rispetto ai liquidi. Sono essenziali in un ambiente industriale, dove le superfici delle varie parti meccaniche sono costantemente in contatto tra loro.
Il PTFE si confronta favorevolmente con altri materiali lubrificanti solidi grazie alle sue proprietà autolubrificanti, la sua capacità di produrre un basso attrito e la sua resistenza alle alte temperature e ai prodotti chimici. È stato usato per molti anni come polimero lubrificante, e recentemente scienziati e ingegneri hanno tentato di migliorare il materiale incorporando "riempitivi" di nanoparticelle che riducono l'usura del materiale e quindi ne prolungano la durata. Però, alte concentrazioni di questi nano-riempitivi hanno creato un problema:riducendo l'usura, hanno anche aumentato la capacità del materiale di creare attrito.
"Un grande ostacolo nei film micro e nanocompositi è stata l'incapacità di trovare un materiale di riempimento che offrisse una buona resistenza all'usura e un basso coefficiente di attrito, " Disse Zou.
Ma questo è esattamente ciò che Zou ha trovato nella silice. Dopo aver integrato il materiale delle nanoparticelle in PTFE in due diverse concentrazioni, lei e il suo studente laureato Samuel Beckford hanno applicato le pellicole sottili su un substrato di acciaio inossidabile. Hanno sottoposto i film a test abrasivi per misurare il grado di attrito e resistenza all'usura. Per confronto, hanno fatto gli stessi esperimenti su un film di PTFE puro e su acciaio inossidabile nudo. Andrew Wang con Ocean NanoTech, un'azienda tecnologica locale, aiutato con la caratterizzazione dimensionale delle nanoparticelle.
"Le micrografie hanno rivelato che i film compositi con una maggiore concentrazione di silice avevano tracce di usura molto più strette dopo che i campioni erano stati sottoposti a test di sfregamento, " Disse Zou.
Lo studio è stato pubblicato su Transazioni di tribologia , una rivista della Society of Tribologists and Lubrication Engineers (STLE), e ha ricevuto lo STLE Al Sonntag Award per il miglior articolo pubblicato sui lubrificanti solidi.
