Ученые ИПМаш РАН нашли способ повышения эффективности смазочных материалов с помощью микроорганизмов

Они выяснили, что использование в смазочных материалах минерала серпентинита и гриба Aspergillus niger открывают перспективы повышения долговечности трущихся деталей машин и механизмов, а также снижения энергозатрат на преодоление сил трения. Результаты исследования опубликованы в научном журнале “Наукоемкие технологии в машиностроении”.

Известно, что количество микроорганизмов в окружающей среде варьируется от единиц до тысяч. Воздушная среда вокруг работающих механизмов насыщена бактериями и грибами, способными попадать внутрь смазочных материалов как до начала эксплуатации, так и непосредственно в процессе работы оборудования. Даже самые современные и качественные смазки подвержены биологическому воздействию, которое снижает их эксплуатационные качества и способствует возникновению повреждений поверхностей трущихся элементов.

Однако, несмотря на значительный прогресс в изучении процессов трения и износа в условиях механических нагрузок, температурных воздействий и химического состава смазок, воздействие микроорганизмов остаётся недостаточно изученным фактором. Большинство работ рассматривают лишь традиционные факторы риска — механические примеси, загрязнения пылью и абразивными частицами. Биологические объекты практически игнорируются, хотя именно они способны оказывать существенное влияние на состояние поверхности пар трения.

Ученые ИПМаш РАН впервые выполнили масштабное научное исследование, выявив важные механизмы формирования антифрикционных и противоизносных свойств ряда отечественных смазочных материалов.

“Было выявлено, что добавление комбинации серпенитита и Aspergillus niger повышает анти-фрикционные показатели на 17–40% в зависимости от вида смазочного материала. Для большинства образцов наблюдается выраженный синергизм: повышение защитных качеств достигает порядка 18%. Противоизносные характеристики увеличиваются на 11,5–34,6%, однако некоторые образцы демонстрируют незначительное ухудшение этих показателей”, – сказал ведущий научный сотрудник лаборатории трения и износа Института проблем машиноведения РАН Александр Бреки.

Следует отметить, что плесневый гриб Aspergillus niger часто встречается в промышленных средах. Серпентинит же давно применяется в некоторых узлах машин благодаря своим положительным эффектам на снижение коэффициентов трения и улучшение износостойкости механизмов. Однако совместное присутствие двух столь разных веществ ранее детально не исследовалось.

Полученные показатели подтверждают важность учета наличия микроорганизмов в составе современных смазочных материалов, поскольку правильное комбинирование полезных соединений дает значительные преимущества в работе оборудования. В рамках проекта ученые разработали две ключевые математические модели, способные описать изменение важнейших показателей функционирования трущихся узлов — силу трения и скорость износа.

При разработке модели учёным пришлось учитывать сразу два фактора — наличие дисперсных добавок минерального происхождения и живых организмов. Итоговая зависимость показывает, насколько сильно концентрация микроорганизмов влияет на величину силы трения. Чем больше доля микроорганизмов, тем сильнее изменяется сила трения, что связано с физико-химическими изменениями структуры поверхностного слоя смазки.

Кроме того, была разработана модель, отражающая взаимосвязь количества минеральных добавок и уровня присутствия микроорганизмов с интенсивностью износа рабочих поверхностей деталей. Эти знания позволяют оптимизировать состав смазочных материалов таким образом, чтобы минимизировать повреждения деталей и увеличить срок службы техники.

Проведенные экспериментальные исследования подтвердили теоретические выкладки. В частности, были получены зависимости между показателями трения и износа, уровнем содержания серпентинита и количеством микроорганизмов в смазочной композиции. Полученные результаты свидетельствуют о возможности целенаправленного управления процессом смазки путем подбора оптимального соотношения минералов и микробиологической нагрузки.

Комментариев пока нет.

« Профессии 2035: эпоха гибридных навыков и новая карта человеческого капиталаПремия Best for Pets отметила лучших представителей зооиндустрии в рамках фестиваля Life Fest »