Grenzflächeneffekte und Nanostrukturbildung von flüssigkristallinen Stoffen in Reibkontakten

• Antragsteller: Dr. Andreas Kailer; Professor Dr. Michael Moseler; Professor Dr. Jürgen Rühe
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 160719030

Im Rahmen von tribologischen Untersuchungen an speziellen flüssigkristallinen Substanzen in Kontakt mit Stahloberflächen wurden extrem niedrige Reibungs- und Verschleißwerte gemessen. Es wurde beobachtet, dass diese vorteilhaften Reibeigenschaften über einen weiten Bereich von tribologischen Beanspruchungen (Belastungsgeometrie, Temperatur, Werkstoffe) auftreten. Der Mechanismus, der zu derart niedrigen Reibwerten führt, ist jedoch bislang weitgehend ungeklärt. Klar ist, dass an den Grenzflächen zwischen Oberfläche und Fluid eine Strukturbildung stattfinden muss, die bei hohen Scherraten extrem niedrige Viskositäten in Gleitrichtung ermöglicht. Bisherige Ergebnisse haben auch gezeigt, dass eine chemische Wechselwirkung zwischen Flüssigkristall und Metalloberfläche erforderlich ist. Um das Verständnis des Mechanismus dieser besonderen Schmierwirkung zu verbessern, sollen im beantragten Projekt Untersuchungen zu Strukturbildungsmechanismen und Wechselwirkungen an den Grenzflächen zwischen Stahloberflächen und Flüssigkristallen durchgeführt werden. Insbesondere soll die Strukturbildung im Reibspalt und die tribologisch induzierte Wechselwirkung zwischen Flüssigkristall und Oberflächen unter unterschiedlichen tribologische Bedingungen untersucht und mit molekulardynamischer Simulation modelliert werden. Weiterhin soll ein Spektrum niedermolekularer und polymerer Modellverbindungen synthetisiert und die Reibeigenschaften dieser Modellverbindungen als Funktion der tribologischen Parameter getestet werden. Durch die Verknüpfung von experimentellen Arbeiten mit molekulardynamischer Simulation der tribologischen Prozesse soll ein vertieftes Verständnis der Reibmechanismen und deren Abhängigkeit von den tribologischen Bedingungen erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen