Supergleiter Haarige Nanopartikel minimieren Reibung im Motor

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Chemisch funktionalisierte Nanopartikel verringern die Reibung an Stahloberflächen stark. Damit versetztes Schmieröl schützt Motorteile vor Verschleiß. Doch es geht noch besser ...

Eine gute Versorgung mit Motoröl lässt Verbrennungsmotoren bekanntlich weniger Treibstoff verbrauchen, senkt somit die Emissionen und reduziert langfristig den Verschleiß. Gängige Motoröle setzen sich aus Mineralölen zusammen, die direkt als Lösungsmittel für die Herstellung von Nanopartikeln durch eine sich selbst organisierende Polymerisationstechnik (PISA) verwendet werden können. Die mit dieser Technik hergestellten Nanopartikel messen nur wenige Millionstel Millimeter. Sie lagern sich an die geölten Metallteile an und schützen sie so vor direktem Kontakt mit anderen Bauteilen.

Ein Forschungsteam aus Großbritannien hat nun auch festgestellt, dass sich die Reibung von Metalloberflächen noch weiter verringern lässt als es bisher möglich war, wenn die Nanopartikel mit sogenannten Epoxy-Gruppen funktionalisiert werden. Wie das Team in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet, haften die damit ausgerüsteten Nanopartikel danach stark auf Edelstahloberflächen, wo sie als reibungsvermindernde Schicht fungieren.

Steht das Motoröl der Zukunft in den Startlöchern?

Die Experten von der Universität Sheffield stellen dazu quasi „haarige“ Nanopartikel her, die aus einem in Öl unlöslichen Kern sowie löslichen Polymerketten aus Polylaurylmethacrylat (ähnlich dem Plexiglas PMMA) bestehen. In diese Polylaurylmethacrlyat-„Haare“ fügten sie durch Co-Polymerisation der Monomere Laurylmethacrylat und Glycidylmethacrylat (dem Epoxypropylester der Methacrylsäure) die Epoxygruppen ein. Letztere bewirken, dass das Ganze auf Metalloberflächen stark haftet. Dabei zeigte sich, dass es zu einer chemischen Reaktion der so funktionalisierten Nanopartikel mit den Hydroxygruppen von Edelstahloberflächen kommt. Das erklärt die gute Haftung, die als chemische Adsorption bezeichnet wird. Ob diese Adsorption auftritt oder nicht, hängt nach Erkenntnis der Forscher aber von der genauen Position der Epoxygruppen in den Nanopartikeln ab. Es bringt nämlich zum Beispiel keinen Vorteil, wenn man mehr Epoxygruppen in den Kern der Nanopartikel einführt.

Doch wenn man es richtig macht, funktioniert es. Und selbst bei den relativ hohen Betriebstemperaturen im Motor bleiben die Partikel intakt, stellten die Wissenschaftler bei Versuchen fest. Somit könnten in dieser Art funktionalisierte Nanopartikel einen Qualitätssprung in Sachen Schmieröl-Additive für Motoröle bedeuten, was die Geburt der nächsten Generation derselben hieße.

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