Doktorati v 2016

datum: 20.09.2016

V letu 2016 so v okviru Laboratorija za tribologijo in površinsko nanotehnologijo pod mentorstvom prof. Kalina potekali trije zagovori doktorskih del.

Dr. Somayeh Akbari: Tribokemijski mehanizmi mejnega in mešanega režima mazanja

V doktorski nalogi smo se osredotočili na temeljno razumevanje interakcij med prevleko in aditivom ZDDP. S tega vidika smo najprej raziskali tvorbo termičnega filma ZDDP, pri dobro kontroliranem statičnem termalnem testu t.j. brez tribološkega kontakta, na H-DLC in Si-DLC prevlekah. Za referenco smo enako storili tudi na jeklenih površinah. Raziskali smo vpliv različnih temperatur in koncentracij na termično tvorbo ZDDP na vseh površinah. Na podlagi dobljenih rezultatov smo predlagali mehanizme reakcij termičnih filmov aditiva ZDDP na DLC prevleke. Določili smo kemijske interakcije ZDDP s površinami pri statičnih pogojih, kar predstavlja običajen pristop za primerjavo in dopolnitev triboloških rezultatov, z namenom obrazložitve tribokemijskih mehanizmov. Po raziskavi tvorbe termičnih filmov ZDDP na vse obravnavane površine, smo tako kot pri statičnih testih, ovrednotili tvorbo triboloških filmov ZDDP na taistih površinah, ki so nastali pri različnih temperaturah in koncentracijah. Določili smo vpliv teh parametrov na tribološko obnašanje vseh kontaktov z ZDDP v mejnem režimu mazanja. Reaktivnost vseh površin z ZDDP, v primeru termičnih in triboloških testov, je bila določena predvsem s kemično karakterizacijo, za kar je bila uporabljena tehnika infrardeče spektroskopije s Fourierjevo transformacijo z zmanjšano totalno refleksijo (ATR-FTIR), ki v literaturi ni pogosto uporabljena, in rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo.

 

Dr. Vladimir Pejaković: Vpliv ionskih tekočin na mejno mazanje jeklenih površin

V doktorski disertaciji smo raziskovali tribološke lastnosti različnih kombinacij kationov in anionov v sulfatnih ionskih tekočinah, ki smo jih uporabljali kot dodatke v baznih oljih za mejno mazanje v kontaktih jekla. Raziskovali smo vpliv baznih olj, koncentracije ionskih tekočin v baznem olju, dolžine alkilne verige in kontaktnih pogojev ter v povezavi s tem predlagali mehanizme mazanja. Uporabljena sulfatna skupina ionskih tekočin pred tem še ni bila raziskana v literaturi, kar predstavlja znanstveno novost naloge. Rezultati so pokazali jasen vpliv vrste kationov, kakor tudi dolžine alkilne verige anionov na tribološko obnašanje maziv. Za nekatere kontaktne razmere je bila ugotovljena tudi optimalna koncentracija ionskih tekočin. Zaščitni površinski mejni filmi, ki se tvorijo med tribološkimi kontakti temeljijo predvsem na osnovi sulfidov, ki omogočajo znižanje trenja.

 

Dr. Eva Oblak: Nano-tribološke lastnosti mejnih površinskih filmov

V sistemih, ki obratujejo v režimu mejnega mazanja, imajo lastnosti nastalega tribofilma ključen vpliv na trenje. Dosedanje raziskave so bile v večini usmerjenje v proučevanje kemijskih lastnosti tribofilmov, medtem ko so njihove mehanske lastnosti še vedno zelo slabo ovrednotene. Mehanske sisteme želimo izboljševati z uvajanjem novih nekonvencionalnih materialov (npr. DLC prevlek) in okolju prijaznejših maziv, za kar je potrebno novo razumevanje, do kakšnih interakcij in tvorjenja tribofilma prihaja med njimi. V raziskavi smo se osredotočili na kontakte jeklo/jeklo, jeklo/a-C:H in jeklo/Si‑DLC, mazane s tremi olji z različno reaktivnostjo aditivov in okolijsko sprejemljivostjo (olja razreda E6 in E7), z mineralnim baznim oljem z aditivi ZDDP in s čistim mineralnim baznim oljem. Nanomehanske in nanotribološke lastnosti smo proučevali pri dveh različnih časih drsenja, s čimer smo lahko ovrednotili tudi rast in razvoj tribofilma. Z mikroskopom na atomsko silo (AFM) smo merili lastnosti tribofilma, kot so: morfologija, nanohrapavost, nanotrenje, nanotogost, debelina filma in adhezija. Z nanovtiskovalcem pa smo določili njihovo nanotrdoto. Rezultati so potrdili nastanek tribofilma na vseh izbranih površinah. Poleg tega smo pokazali, da je rast tribofilma močno odvisna od izbranih aditivov in površine. Na koncu smo ovrednotili še korelacije med lastnostmi tribofilmov na nanoskali in makrotrenjem.