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Atividade Financiada

Interfaces de Lubrificação Verde Projetadas para Eficiência Energética

Green Lubrication Interfaces Designed for Energy Efficiency

Referência
2024.16314.PEX
Data de Início do Projeto
2026-02-23
Data de Fim do Projeto
2027-08-22
Investigador Principal
Área Científica
Ciências da engenharia e tecnologias
Programa de Financiamento
Concurso para Projetos de Investigação de caráter Exploratório em Todos os Domínios Científicos 2024

Resumo

A prosperidade e o crescimento económico dos países desenvolvidos dependem do acesso contínuo e fiável à energia limpa e acessível. A diversificação de fontes energéticas tem sido essencial para garantir a segurança energética, reforçando a produção e a competitividade ao nível industrial. O desenvolvimento requer a garantia da sustentabilidade da utilização energética, sendo este um dos seus pontos chave. No caso do fabrico, a melhoria da sustentabilidade dos processos de maquinação depende da eliminação de resíduos perigosos, aumentando a sua eficiência energética através, por exemplo, da lubrificação eficiente das interfaces ferramentas/peças de trabalho. No caso do transporte, ~30% do combustível é utilizado para ultrapassar a fricção, no motor e na transmissão, o que demonstra a necessidade de melhorar a eficiência do motor. Melhores abordagens para a gestão do atrito e do desgaste podem levar a enormes poupanças de energia e benefícios para a produtividade industrial e a reduções drásticas nas emissões de gases com efeito de estufa. Este último éum desafio urgente que requer ações atempadas para preservar o ecossistema durante as próximas décadas. Um relatório recente da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada em Energia EUA estimou que se consegue uma poupança de energia de ~3,4 x 10e18 J apenas no sector fabril através de soluções tribológicas de última geração. O desenvolvimento de sistemas de materiais para a redução do atrito e que aumentem a vida útil dos componentes mecânicos móveis é, portanto, oportuno e requer uma investigação extensiva. Sendo a fricção e o desgaste respostas do sistema e não propriedades dos materiais, os sistemas tribológicos fundamentais requerem novos estudos sobre as interações dos corpos deslizantes na presença de um lubrificante. Entre os materiais mais promissores em tribologia, os revestimentos de carbono tipo diamante (Diamond-like carbon, DLC) e os líquidos iónicos (ILs) foram, respetivamente, avaliados como soluções de engenharia de superfícies resistentes ao desgaste e aditivos lubrificantes redutores de atrito (para formulações de óleo de motor ou fluidos de maquinagem). Apesar da relevância dos estudos que destacaram os benefícios da utilização independente de DLCs para diminuir o desgaste ou ILs para reduzir o atrito, a utilização combinada de revestimentos de DLC e ILs em sistemas tribológicos ainda está por explorar. Como os filmes finos de DLCs com estrutura e composição diferentes podem ser obtidas em função da técnica e condições de deposição e dado o número de ILs disponíveis, a identificação das origens das interações entre as superfícies de ILs e DLCs sob carga mecânica que levam a uma redução do atrito e/ou desgaste constitui um passo crítico para estabelecer os conhecimentos necessários à conceção racional de sistemas tribológicos que dependem da utilização de DLCs e ILs para um melhor desempenho tribológico. O objetivo do projeto GLIDEE é duplo: a) avaliar a resposta ao atrito e ao desgaste de uma classe de revestimentos avançados, nomeadamente, os DLC dopados com silício e cobalto (Si-DLC e Co-DLC), lubrificados com uma classe de lubrificantes verdes e energeticamente eficientes, nomeadamente, os ILs à base de fósforo; e b) desenvolver uma compreensão das interações entre os ILs à base de fósforo, que controlam o desempenho da lubrificação, com os diferentes DLC. Para atingir o objetivo do projeto, será utilizada uma abordagem baseada em várias técnicas e escalas. A abordagem experimental basear-se-á num estudo integrado que associa o crescimento de Si- e Co-DLC, a avaliação do desempenho da lubrificação e a identificação de mecanismo de lubrificação de base através do conhecimento dos fenómenos que ocorrem nas interfaces deslizantes. Todos estes aspetos estão interligados, mas os estudos coordenados que reúnem as capacidades necessárias têm sido limitados. O programa exploratório permitirá que um grupo diversificado de investigadores conjuguem esforços e experiência com o objetivo de desenvolver o conhecimento necessário para criar DLCs e líquidos iónicos, com estrutura morfológica e composição química adequadas, de forma a produzir o comportamento tribológico desejado. Os resultados do projeto levarão a uma mudança de paradigma com a aquisição do conhecimento imprescindível para o desenvolvimento de revestimentos nanoestruturados à base de DLC dopados e líquidos iónicos necessários para alcançar o desempenho de lubrificação exigido. Este projeto está em linha com o programa Grean Deal da EU.

Instituições

Instituições Principais

  • Universidade de Coimbra (UC)

Financiamento 59.965,40 €

Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) - Portugal

59.965,40 €