Struktur und Dissipationsmechanismen von nanoskaligen Schmierstoffen

• Antragsteller: Dr. Hongyu Gao
• Fachliche Zuordnung: Computergestütztes Werkstoffdesign und Simulation von Werkstoffverhalten von atomistischer bis mikroskopischer Skala ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 469054794

Die vorgeschlagenen Forschungsprojekte haben die tribologischen Eigenschaften von flüssigen und festen Schmierstoffen und Schmierstoffadditiven als Gegenstand. Insbesondere Molekular-Dynamik (MD) Simulationen sollen dabei unser grundlegendes Verständnis dreier miteinander verbundenen Projekte vertiefen: (i) Die Relaxation des Drucks bzw. genauer der Druckanisotropie nach dem Herausdrücken einer molekularen Schicht in einem Kontakt während der Kompression von n+1 zu n Schichten als auch nach dem Wiedereintreten der Schicht von n-1 zu n Schichten während der Dekompression. Vorläufige Simulation zeigen, dass sich die molekulare Struktur der Flüssigkeiten in den beiden Szenarien stark unterscheiden können und dass Stressanisotropie bestehen bleibt, selbst wenn die Relaxationszeit hinreichend lang war, sodass die Polymere nicht mehr sub-diffusiv sind. (ii) Dissipationsmechanismen in selbst-assemblierten Monoschichten, die als “friction modifier” auf Oberflächen adsorbiert wurden. Das Ziel in diesem Projekt ist es, zu dem Verständnis beizutragen, warum MD Simulationen und Experimente unterschiedliche Trends beobachten, wie sich die Reibung mit der Oberflächenbedeckung ändern. Im Gegensatz zu bisherigen Simulationen sollen nicht nur verschiedene Krümmungsradien simuliert werden sondern auch das Basisöl berücksichtigt werden. (iii) Kontakt-alterung bedingte Reibungs-Instabilitäten, die sich zu Beginn des Reibungsprozesses von Goldnanopartikeln auf Grafit zeigt. Der Ursprung dieser Reibungs-Dualität wird mit verschiedenen Modellen simuliert werden, in denen der Einfluss der Oberflächenkontaminierung auf die Stärke des Kontakts und die Änderung der Scherkräfte untersucht wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, USA
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Roland Bennewitz; Professor Dr. Martin Müser
• Kooperationspartner: Professor Mehmet Z. Baykara; Professor Dr. Daniele Dini; Dr. James P. Ewen