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Il lavoro del gruppo IENI si è orientato negli ultimi anni a studi tribologici su lubrificanti e rivestimenti antiusura, e allo stesso tempo allo sviluppo sia di rivestimenti duri prodotti con tecniche di magnetron sputtering, sia di nanolubrificanti, ovvero di sospensioni stabili di nanoparticelle in olio. I principali settori di applicazione delle tecnologie oggetto di studio sono il settore automotive e refrigerazione/condizionamento dell’aria.  

Recenti stime hanno dimostrato che le perdite di energia in un motore a combustione dovute solo a fenomeni di attrito corrispondono al 48% del consumo energetico, di cui il 22.5% viene speso nelle trasmissioni, il 36% nell’accoppiamento cilindro-pistone, il 22.5% nei cuscinetti. L'attrito nel motore può essere ridotto grazie all’impiego di nuove tecnologie e nuovi materiali, attraverso trattamenti superficiali, impiego di film sottili, uso di additivi nei lubrificanti, ecc.. La riduzione dei fenomeni di attrito e usura può avere analoghi vantaggi sia in sistemi di produzione di energia come la micro-cogenerazione, sia nel settore del risparmio energetico in grossi impianti.

Il consumo di energia in apparecchiature per la refrigerazione e il condizionamento dell’aria, invece, è in costante crescita negli ultimi anni, e l'efficienza energetica di tali dispositivi necessita di essere continuamente migliorata. Le condizioni di strisciamento per gli accoppiamenti meccanici diventano sempre più drastiche su componenti come alberi, cuscinetti, palette e guide, a causa dell’aumento di velocità e carichi applicati. L'introduzione di refrigeranti e lubrificanti alternativi è volto sia a cambiare la severità dei contatti tribologici, che a contenere l’impatto ambientale delle apparecchiature. In questo contesto, la tribologia degli accoppiamenti critici e lo studio su nuovi materiali e trattamenti di superficie sono interessati da un’intensa attività di ricerca.

Ieni 05

I test di Stribeck, sopra riportati, dimostrano la diminuzione del coefficiente di attrito nei diversi regimi di lubrificazione, ottenuta con l’impiego dei nanolubrificanti. Tale riduzione è risultata massima per alcune tipologie di nanoparticelle come rame e single walled carbon nanohorn. Di seguito sono mostrate alcune mappe delle tracce di usura che comprovano l’effetto dei nanolubrificanti sui fenomeni di usura e un’immagine del tribometro impiegato per tali test.

Ieni 06

V. Zin, F. Agresti, S. Barison, L. Colla, A. Gondolini, M. Fabrizio: The synthesis and effect of copper nanoparticles on the tribological properties of lubricant oils, IEEE Transact. Nanotech., 12 (2013) 751.

V. Zin, F. Agresti, S. Barison, L. Colla, E. Mercadelli, M. Fabrizio, C. Pagura, Tribological Properties of Engine Oil with Carbon Nano-horns as Nano-additives, Tribology Letters (2014) 55(1) 45-53

V. Zin, F. Agresti, S. Barison, L. Colla, M. Fabrizio, Influence of Cu, TiO2 Nanoparticles and Carbon Nano-Horns on Tribological Properties of Engine Oil, J. Nanosci. Nanotech. (2015) 15(5) 3590-3598

 

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