Jak przedłużyć życie maszyn, czyli o zmniejszaniu tarcia i zużycia

Zdarza się, że w niektórych przypadkach siła tarcia musi zostać zwiększona ze względów bezpieczeństwa, na przykład w hamulcach samochodowych, sprzęgłach ciernych i oponach na oblodzonych jezdniach. Niemniej jednak w większości przypadków zmniejszenie tarcia i zużycia jest głównym celem inżynierów. W dzisiejszych czasach tarcie stało się jedną z głównych przyczyn awarii podstawowych komponentów i systemów inżynieryjnych stosowanych w przemyśle lotniczym, wojskowym i samochodowym. Na przykład w silnikach samochodowych 5% całkowitej wytworzonej energii zostaje utracone w wyniku tarcia.

Nauka o tarciu – trybologia – stała się zatem obiektem intensywnej pracy licznych naukowców. Niezwykle istotne jest pogłębianie naszej wiedzy na temat podstawowych mechanizmów tarcia zarówno na poziomie makro (czyli to co widzimy gołym okiem), jak i nano (czyli w skali wymiarów równych szerokości włosa podzielonej na sto tysięcy).  Szczegółowa wiedza na temat tarcia pozwala opracowywać nowe materiały i techniki wytwarzania o zmniejszonych współczynnikach tarcia i o zwiększonej odporności na zużycie. Takie nowe technologie mają istotny wpływ na poprawę efektywności energetycznej, wydajności, zrównoważonego rozwoju i lepszych osiągów mechanicznych maszyn i urządzeń na całym świecie.

W czasie lekcji zademonstrujemy działanie urządzeń umożliwiających badania właściwości mechanicznych i trybologicznych warstwy wierzchniej materiałów: mikro/nanotwardościomierz, wysokorozdzielczy profilometr skaningowy, wysokiej klasy mikroskop optyczny oraz mikroskop sił atomowych. Omówimy również i zademonstrujemy techniki umożliwiające modyfikacje warstwy wierzchniej: implantację jonową oraz elektroosadzanie warstw ochronnych.