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Projekt
Reaktionsschichten aus Zinkdialkyldithiophosphat: atomistisches Verständnis der schichtbildenden mechanochemischen Prozesse
Antragsteller
Professor Dr. Michael Moseler
Fachliche Zuordnung
Computergestütztes Werkstoffdesign und Simulation von Werkstoffverhalten von atomistischer bis mikroskopischer Skala
Förderung
Förderung seit 2026
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556252784
Die exakten Mechanismen, die zur Ausbildung einer Verschleißschutzschicht aus Zinkdialkyldithiophosphat (ZDDP) führen sind noch nicht vollständig verstanden. Wesentliches Ziel dieses Teilprojekts im Rahmen des Gesamtziels der Forschergruppe ist ein grundlegendes Verständnis der mechanochemischen Prozesse der ZDDP-Reaktionsschichtbildung mittels atomistischer Simulationsmethoden. Dafür werden realistische Modelle einer PAO/ZDDP-Mischung zwischen Stahloberflächen unter Grenzreibungsbedingungen mit verschiedenen atomistischen Simulationsmethoden modelliert, die sich jeweils für spezifische Fragestellungen eignen. Ausgehend von lokalen nanoskaligen Lastkollektiven (aus thermo-elasto-hydrodynamischen Rechnungen, TEHD) werden extreme Belastungszustände mittels Atomistik untersucht. Dazu werden zunächst die Rheologie des ZDDP/PAO-Gemisches im engen Spalt zwischen diversen Oberflächen (FexOy, CrxOy, Polyphosphatschichten) mit nichtreaktiver Molekulardynamik betrachtet. Neben der Ermittlung von Viskosität, Wandschlupf, Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität und Reibwerten für die µTEHD-Kontaktsimulation in Teilprojekt 1 wird dabei auch die Molekularbewegung des ZDDP hinsichtlich eventuell auftretender starker lokaler Deformationen unter Grenzreibungsbedingungen analysiert. Mit Dichtefunktionaltheorie (DFT) werden solche mechanisch stark belasteten Molekülkonfigurationen, ebenso wie die nachfolgenden Degradations- und Polymerisationsmechanismen des ZDDP, studiert. Die Aktivierungsbarrieren und ihre spannungsinduzierte Absenkung werden für wichtige Reaktionen bestimmt und damit mechanochemische Ratenmodelle formuliert. Weitere DFT-Rechnungen von ZDDP zwischen zwei Metalloxidoberflächen geben Aufschluss über eine katalysierte Zerlegung des ZDDP. Schließlich werden auch Modelle der Reaktionsschicht für die Charakterisierung von elastischem bzw. plastischem Verhalten sowie Wärmeleitung mittels reaktiver Molekulardynamik erstellt.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
Mitverantwortlich(e)
Dr. Kerstin Falk
