Zufällig entdeckt 10.08.2016, 10:50 Uhr

Jungbrunnen für Motoren und Co.: Ein Schmierfilm, der fast ewig hält

US-Forscher haben ein Material entdeckt, dass den Betrieb von Maschinen jeder Art revolutionieren könnten: Der Nano-Film reduziert Reibung gegenüber herkömmlichen Schmierstoffen enorm. Und vor allem regeneriert er sich selbst.

Bisher sollen Additive im Schmieröl Schäden an Motorenteilen vermeiden. Künftig könnte auf diese vielleicht verzichtet werden. Forscher haben einen Schmierstoff entdeckt, der sich von selbst regeneriert. 

Bisher sollen Additive im Schmieröl Schäden an Motorenteilen vermeiden. Künftig könnte auf diese vielleicht verzichtet werden. Forscher haben einen Schmierstoff entdeckt, der sich von selbst regeneriert. 

Foto: Argonne National Laboratory

Die Entdeckung liegt schon Jahre zurück. Aber es brauchte lange Forschung und gewaltige Rechnerkapazitäten, um zu verstehen, was da eigentlich passiert. Jetzt sind die Wissenschaftler vom Argonne Laboratory, das zur US-Energiebehörde gehört, endlich so weit. Sie haben den Prozess entschlüsselt, der einen völlig neuartigen Schmierstoff hervorbringt. Einen, der sich gleichsam selbst heilt und damit die Lebensdauer beweglicher Maschinenteile drastisch erhöhen könnte.

Der diamantähnliche Kohlenstoff entsteht bei einer chemischen Reaktion mit dem Öl.

Der diamantähnliche Kohlenstoff entsteht bei einer chemischen Reaktion mit dem Öl.

Foto: Argonne National Laboratory

Angefangen hat alles mit einem Versuch, wie ihn Teamleiter Ali Erdemir schon öfter durchgeführt hatte. Er wollte untersuchen, was passiert, wenn man einen Stahlring mit einem Film aus Nanoteilchen versieht und ihn hohem Druck und extremen Temperaturen aussetzt. Einem speziellen Film, der katalytisch aktive Metall-Moleküle enthält – solche Moleküle also, die chemische Reaktionen auslösen können, in denen andere Materialien zerfallen.

Praktisch keine Abnutzung am Metall

Als die Forscher sich das Ergebnis ansahen, entdeckten sie weder den erwarteten Rost noch irgendwelche messbaren Schäden an dem Stahlring, dafür aber eine schwarze Ablagerung. Bei der Analyse unter Hochleistungsmikroskopen entdeckten sie eine Struktur, die sie schon in anderen Nano-Filmen erkannt hatten: Kohlenstoff ähnlich Diamanten.

Das Forscherteam um Ali Erdemir am Argonne Laboratory.

Das Forscherteam um Ali Erdemir am Argonne Laboratory.

Foto: Argonne Laboratory

Die Überraschung aber war, dass die Reibung um 25 bis 40 % geringer war als bei allen vorher benutzten Schmierstoffen, und das praktisch keine Abnutzung an dem Ring festzustellen war. Weitere Tests ergaben, dass der Film sich nach dem Experiment von selbst neu „auffüllte“, wie die Forscher sagen. Er regenerierte sich spontan.

Für Reaktion reicht gewöhnliches Öl

Dass sie hier eine große Entdeckung vor sich hatten, war den Wissenschaftlern klar. Für weitere Analysen war der Nanotechnologie-Experte Subramanian Sankaranarayanan verantwortlich. Und er kam zu dem Schluss: „Hier findet unter extremen Bedingungen eine Katalyse statt, die durch Reibung ausgelöst wird. Dies eröffnet ein neues Forschungsfeld, und es hat das Potenzial, die Perspektive auf Schmierstoffforschung zu ändern.“

In der Praxis könnte die Entdeckung bedeuten, dass teure und weitaus weniger haltbare Schmierstoffe ersetzt werden können. Chemische Zusätze (Additive) könnte man reduzieren oder sogar ganz weglassen. Denn der Clou an dem Nano-Film ist, dass er für die chemische Reaktion nur ganz gewöhnliches Schmieröl braucht.

Von Werner Grosch

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