Vyvinout superpovlak, který významně sníží tření součástek strojů a prodlouží tak jejich životnost a ušetří za mazadla – to je cíl výzkumu, jenž spojuje vědce z ČVUT a tuzemské strojírenské podniky. Na projekt revoluční nanovrstvy získali nově evropský grant ve výši skoro 100 milionů korun.
Ať už je to převodovka, ložisko anebo obráběcí stroj, vždy je pro jejich práci klíčové tření. Čím je nižší, tím menší je spotřeba pohonných hmot nebo olejů a klesají i další náklady. V tomto oboru se za poslední desítky let moc nezměnilo, ale čeští vědci se pokouší přinést do něj nanotechnologie.
Typickým příkladem použití nanomateriálů v praxi jsou drahé kovy, jako je například kvalitní titan, který se používá pro výrobu komponentů v letectví. Vyrobit z něj součástku obyčejnou frézou je prakticky vyloučené, taková fréza se musí nejdřív ochránit velmi tenkou ale extrémně tvrdou nanovrstvou. Bez ní by totiž titan sotva poškrábala. Povlak jí dává odolnost a snižuje tření. V současné době používané vrstvy mají ale slabinu: soustružit vydrží nejvýš pár minut, pak se odřou.
„Naší snahou je, abychom obrábění prodloužili a životnost toho nástroje zvýšili,“ vysvětluje podnikatel Václav Hofmeister, který na tomto úkolu spolupracuje s vědci z ČVUT. Přilnavost vrstvy se dá zlepšit třeba pomocí laseru. „Můžeme povrch frézky jemně zvrásnit s využitím laserového stroje a dosáhneme toho, že tam povlak bude dobře držet,“ popisuje Jiří Syrovátka, jenž tuto technologii zkoumá.
Laser a nanomateriály
Otázka pro výzkumníky zní: co přesně má laser do materiálu vyrýt, aby na něm pak povlak opravdu dobře držel. Možností je spousta, osvědčily se například šestiúhelníky, vědci experimentují i s dalšími vzory. Pomocí moderních technologií se dá ale změnit také samotný povlak. Ten je nesmírně tenký, tvoří ho jen pár vrstev atomů na sobě. Jeho vlastnosti záleží na uspořádání atomů. Odborníci proto simulují různé varianty.
Jedná se ale o nesmírně náročnou práci: „Kombinací těchto atomů jsou řádově miliony, což není možné experimentálně udělat. Díky simulacím a využití superpočítačů můžeme všechen tento vývoj udělat v počítači a najít třeba tři nejlepší vrstvy a ty potom testovat v praxi,“ říká Tomáš Polcar, vedoucí Skupiny pokročilých materiálů z ČVUT.
Konečným cílem takového výzkumu je vyvinout superpovlaky, které vydrží namáhání v soustruhu anebo jednou úplně nahradí mazadla.
