Reduced Friction by Ionic Technology - REFIT
- Reference number
- EM16-0013
- Start and end dates
- 181201-240331
- Amount granted
- 34 781 218 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
We propose a systematic development of novel ionic technology to design and implement lubricants capable of reducing friction and wear. Ionic Materials (IMs) can serve in this area as a key technology enabler due to their responsive functionality which is unachievable with traditional molecular formulations. The project objectives are: - Next generation lubricants through the design, synthesis and formulation of novel IMs - Application independent knowledge base of interfacial properties, surface ordering and rheology of novel IMs - A Roadmap for a generic platform for design of lubricated contacts with electrical conductivity, controllability and low friction enabled by IMs - Integrating CO2 capture into the synthesis of IMs for sustainable lubrication. A 5-year research program comprising coordinated theoretical and experimental studies at different scales is envisaged to address the objectives. The program includes ex silico and in silico design of IMs coupled with LCA, formulations of lubricants based on IMs and friction and wear studies of IM lubricants in electro/magnetic fields. The project involves companies representing lubricant manufacturers and end users and will provide the toolbox for industry to formulate the next generation of responsive lubricants. Significant fundamental knowledge on IMs generated in the project will also directly benefit development of many other technologies, not least energy production.
Popular science description
En stor del av den energi som genereras idag förbrukas genom friktionsförluster i olika maskiner, kraftgenereringssystem och fordon. Energi- och materialkostnaderna för att ersätta de komponenter som nöts sönder är även omfattande. Samhället påverkas inte bara i form av kostnader men också emissioner bland annat i form av koldioxid. Den vanligaste metoden för att reducera friktionen och minska slitaget är att använda oljebaserade produkter (ändliga råvaror) med kemiska tillsatsämnen. Projektet avser en systematisk utveckling av de nya flytande joniska material som inte bara kommer att minska friktion och slitage, men också skall tillföra nya egenskaper (elektrisk ledningsförmåga) och funktioner (styrbar friktion) som dagens smörjmedel inte har. Smörjmedel baserade på joniska material innehåller positiv- och negativladdade joner och är därmed strömledande. Externa elektriska fält kan påverka jonernas rörelse vilket möjliggör optimering av tunna funktionsbeläggningar på smorda rörliga ytor i kontakt med varandra och därigenom kan friktionen och nötningen styras. Joniska material som påverkas av magnetiska fält kommer också att tas fram inom detta projekt för att möjliggöra styrning av materialets viskositet samt friktions- och nötningsreducerande egenskaper. En unik del av projektet är att under hela framtagningsprocessen, från syntes av joniska material till dess användning i smorda kontakter, analysera miljöeffekterna. Avsikten är t.ex. att binda den koldioxid som släpps ut av olika industrier (för varje ton producerat stål släpps mer än ett ton koldioxid ut) och omvandla den till miljöanpassade smörjmedel. Den stora samhällsnyttan med projektet är miljövinster i form av minskade energiförluster, koldioxidutsläpp, slitage och därmed minskade kostnader. Styrbara smörjmedel baserade på joniska material kommer också att möjliggöra en snabbare utveckling av ny grön teknik. Stora ekonomiska vinster kan också förväntas. Samtidigt ger projektet svensk industri, vilken är tungt representerad inom kemi-, maskin-, kraftgenererings- och fordonssektorn, en unik möjlighet till konkurrensfördelar genom tidigt införande av specialdesignade joniska material i sina produkter. Projektet kommer också att leverera doktorander och ingenjörer med en unik kompetens som är avgörande för dagens och framtidens samhälle.