IEA AMT Task 12: Neuartige 2D Werkstoffe und laserbasierte Oberflächenverfahren zur Steigerung der Ressourceneffizienz in Mobilitätsanwendungen (März 2025)

IEA AMT Task 12 beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Schmierungskonzepte auf der Basis von Festschmierstoffen auch in Kombination mit der Laserstrukturierung von Oberflächen für potenzielle Anwendungen in der Mobilität aber auch der Metallbearbeitung. Dieser Taskbericht fasst die aktuellen Ergebnisse aus diesem Task in einer Publikation in der Fachzeitschrift „ACS Applied Nanomaterials“ zusammen.

Bibliographische Daten

Univ.-Prof. Dr. Carsten Gachot
Herausgeber: IEA-AMT-TCP, Task 12, 2025
Englisch

Inhaltsbeschreibung

Festschmierstoffe können in verschiedenen Formen wie Pulver, Pasten oder Beschichtungen auf Kontaktflächen aufgetragen werden, um die Bewegung zwischen Materialoberflächen zu erleichtern und sowohl Reibung als auch Verschleiß zu reduzieren. Bekannte Beispiele für Festschmierstoffe sind Graphit, Molybdändisulfid (MoS2) und Polytetrafluorethylen, auch als Teflon bekannt. Weitere vielversprechende Festschmierstoffe sind MXene als Übergangsmetallcarbide, -nitride oder -carbonitride. Insbesondere Ti3C2Tx wird umfassend erforscht und in zahlreichen Publikationen bearbeitet. Der Vorteil dieser neuartigen Materialfamilie liegt in den vielfältigen strukturellen Varianten und Funktionalisierungsoptionen, die den MXenen final ihre Eigenschaften verleihen.

Die aktuellen Diskussionen über einen drohenden PFAS-Bann (PFAS: Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen z. B. auch Teflon) beschleunigen hierbei die Suche nach neuen Materialien als Ersatz. Teflon wird als Festschmierstoff in vielen Applikationen beispielsweise in der Raumfahrt eingesetzt. Ein Verbot von PFAS und damit auch Teflon hätte somit weitreichende Folgen. MXene und weitere 2D Materialien wie Übergangsmetallcarbochalcogenide bieten somit eine Chance, Reibung und Verschleiß zuverlässig in Maschinenelementen, die wichtig im Bereich der Mobilität sind, zu kontrollieren. In einem kürzlich erschienenen Forschungsartikel in der renommierten Fachzeitschrift „ACS Applied Nanomaterials" berichten wir über unsere Erkenntnisse beim Einsatz von MXenen in Gleitlagern und vergleichen diese mit etablierten Lösungen wie z B. MoS2. Innerhalb des Tasks 12 arbeiten Forscherinnen und Forscher aus Österreich, Brasilien, Chile, den USA und China an verschiedenen Materialsystemen zusammen.

IEA AMT Task 12: Neuartige 2D Werkstoffe und laserbasierte Oberflächenverfahren zur Steigerung der Ressourceneffizienz in Mobilitätsanwendungen (März 2025)