Aliuminio detalės tarnaus iki 20 kartų ilgiau: lietuvių technologija žada proveržį automobilių, gynybos ir aviacijos pramonėje

Ar esate girdėję apie tribologiją? Tai – mokslas apie trintį, dilimą bei tepimą ir su tuo susijusius iššūkius. Šiuos dalykus vienas pirmųjų išsamiai tyrinėjo Leonardas da Vinčis, o šiandien žmonijos sukauptos tribologijos žinios plačiai naudojamos tokiose srityse kaip automobilių pramonė, medicina (pavyzdžiui, sąnarių protezai) ar inžinerija, kai norima pagerinti prietaisų ilgaamžiškumą ir veiksmingumą.

Iškiliausiu Lietuvos tribologu laikomas šviesios atminties dr. Svajus Asadauskas (1967–2023), kurio darbus šiandien tęsia Fizinių ir technologijos mokslų centro (FTMC) Cheminės inžinerijos ir technologijų skyriaus mokslininkas dr. Tadas Matijošius.

Jis su komanda tribologiją pakėlė į naują lygį – nes ištobulino ir patentavo technologiją, kuri įgalina automobilių, karinių mašinų, lėktuvų ir kitų mechanizmų detales tarnauti ilgiau net iki dvidešimties kartų. Tai – pirmas tokio efektyvumo pasiekimas pasaulyje.

Plonytis sluoksnis darantis didelį pokytį

Technologija, apie kurią kalbame, yra Europoje patentuota tepalinė danga „AlumaShield“, skirta padidinti aliuminio detalių atsparumą dilimui. Išradėjų sąraše – minėtieji dr. Svajus Asadauskas (kuris šią dangą vystyti pradėjo maždaug prieš 10 metų) ir dr. Tadas Matijošius, taip pat FTMC Elektrocheminės medžiagotyros skyriaus mokslininkas dr. Gedvidas Bikulčius bei kolegos iš Cheminės inžinerijos ir technologijų skyriaus – dr. Sigitas Jankauskas ir habil. dr. Rimantas Ramanauskas.

Technologijos esmė tokia: aliuminio detalė iš pradžių anoduojama, t. y. panardinama į vonelę su reikiamomis medžiagomis ir, skystį veikiant elektra, aliuminio paviršius tampa poringas. O tuomet šias susidariusias mikroskopines ertmes (poras) T. Matijošius užpildo, aliuminį impregnuodamas „AlumaShield“ tepaline danga su specialiais ištobulintais užpildais, kurie ženkliai padidina atsparumą trinčai ir dilimui. Štai jau ir turime žymiai ilgiau tarnaujančias naujos kartos aliuminio detales!

„Laboratorijoje labai svarbu atrasti užpildus, kurie veiktų. Tai dažnai priklauso ir nuo paties aliuminio lydinio, kadangi jo būna skirtingų sudėčių ir rūšių. Užpildų sudėties negalime atskleisti, tačiau kalbame apie anglies pagrindu sukurtus cheminius junginius, išmaniąją organiką.

Mūsų technologija yra gerai pritaikoma pramoninėms reikmėms, ypač itin didelę trintį patiriančioms mechaninių sistemų dalims, tokioms kaip stūmokliai, guoliai, bėgiai ir t. t.“, – sako chemikas T. Matijošius.

Nuo tarpmiestinių iki kosminių kelionių

FTMC mokslininkų danga jau ne kartą sėkmingai išbandyta. Turbūt ryškiausias to pavyzdys – lenktyninio automobilio variklio detalės, kai buvo aštuonis kartus prailgintas jų gyvavimo laikas. Apie tai pasakoja FTMC inovacijų vadybininkas dr. Karolis Stašys:

„Kai kurių lenktyninių automobilių varikliai yra labai maži, todėl patiria didžiules apkrovas ir įprastai po vienerių lenktynių sugesdavo jų aliumininiai stūmokliai. Tačiau, kai juos impregnavome mūsų danga, variklis atlaikė net aštuonias lenktynes. Galiausiai subyrėjo ne stūmokliai, o kitos variklio dalys, kurios nebuvo padengtos.“

Inovacija gali būti aktuali ir kalnų mylėtojams: eksperimentai parodė, kad įvairaus tipo alpinizmo žiedai, padengti „AlumaShield“, žymiai geriau atlaiko apkrovas ir trinties sąlygas.

„Alpinizmo žiedai dažniausiai būna pagaminti iš titano. Tai patvari, bet ir labai brangi medžiaga, ją sunku apdoroti, be to, pasaulyje titanas dažnai perkamas iš Rusijos.

Kita problema: laikui bėgant dėl trinties ir didelių apkrovų žiedas gali nutrūkti. O visi suprantame, kad, kopiant į kalnus, tai gali labai brangiai kainuoti.

Tad dėka mūsų technologijos, vietoje titano galima naudoti sustiprintą aliuminį, kuris už titaną lengvesnis, pigesnis, lengviau pagaminamas ir niekuo ne prastesnis“, – teigia vienas iš patento autorių T. Matijošius. 

Alpinizmas patinka ne visiems, užtat automobilius turime daugelis iš mūsų. Tad viena pagrindinių sričių, į kurią taikosi FTMC komanda, yra automobilių pramonė. Dar konkrečiau: pakabos detalės.

„Visi keikiamės važiuodami per duobėtus kelius, nes jie baisiai gadina pakabą. Detalės dyla, genda, lūžta – ir jas, žinoma, reikia keisti. Bet jeigu turėtume detales, pagerintas mūsų danga, automobilio pakaba tarnautų kelis kartus ilgiau.

Pagalvokim vien apie ekologinį laimėjimą. Siekiame gyventi švaresniame pasaulyje, o vartotojiška kultūra jį teršia. Tad čia yra vienas iš sprendimų – turėti ilgiau tarnaujančius prietaisus bei detales.

Šiuo klausimu mes jau bendradarbiaujame su viena automobilių įmone ir tokių kontaktų laukiame daugiau. Be to, mūsų technologija svarbi bet kuriai inžinerinei pramonei: nuo greito gedimo apsaugodami mažas aliuminio detales, galime išgelbėti ištisus prietaisus“, – pasakoja K. Stašys.

Pasak pašnekovo, tai aktualu ir gynybos pramonei, kur ilgai tarnaujančios karinių mašinų detalių ilgaamžiškumas yra gyvybiškai svarbus – juk mūšio lauke tų detalių taip lengvai nepasikeisi.

Karolis mini ir avialinijų bei kosmoso sritį: „Aliuminis yra aeronautikos technologijų pagrindas, o Tado Matijošiaus ištobulinta danga atspari karščiui iki 160 laipsnių – ir tai ne riba. Tai gali sumažinti aviacijos įmonių patiriamus kaštus: detalės tarnautų ilgiau, skrydžiai lėktuvais taptų pigesni ir saugesni, o lėktuvai – ilgaamžiškesni.

Panašiai ir su skrydžiais už Žemės ribų. Kosmose pakeisti erdvėlaivio detalių praktiškai neįmanoma, tad čia būtina pati aukščiausia kokybė.“

Tikslas – iš laboratorijos persikelti į gamyklas

Pasak FTMC tribologo T. Matijošiaus, iki 20 kartų dilimą ir trintį sumažinanti lietuvių sukurta danga „AlumaShield“ yra pirmoji tokia veiksminga pasaulyje.

„Panašių patentų su anoduotu aliuminiu rinkoje yra pateikta ir daugiau, tačiau tie išradimai remiasi kietomis, pavyzdžiui, teflono dangomis. Jos neekologiškos, neefektyvios itin karštoje temperatūroje esant aukštoms apkrovoms, tad automobilių pramonėje tai veikia gana prastai.

Tuo metu mūsų sukurti specialūs anoduoto aliuminio užpildai gerokai labiau padidina aliuminio efektyvumą, tai – išskirtinis dalykas pasaulyje.

Dirbdamas mokslininku ir su kolegomis tobulindamas tokias technologijas, didžiausią prasmę matyčiau, jeigu tai išsivystytų į konkretų pritaikymą. Labai to tikimės ir siekiame“, – teigia Tadas.

Pranešimą paskelbė: Simonas Bendžius, Valstybinis mokslinių tyrimų institutas Fizinių ir technologijos mokslų centras (FTMC)