Nytt material smörjer sig självt

Det är en legering av borsuboxid och yttrium, BOY, som tagits fram av fysikern Denis Music. Upptäckten beskrivs i hans doktorsavhandling.

Grundämnet bor och dess föreningar har många intressanta egenskaper, men de har varit svåra att utnyttja i industrin eftersom tillverkningen förutsätter extrema processförhållanden. Att framställa en kristall av borsuboxid kräver en temperatur på 2000 grader och ett mycket högt tryck. Denis Music knäckte problemet genom att tillsätta metallen yttrium, och lyckades med tunnfilmsteknik skapa en kristallin ytbeläggning av materialet vid endast 300-400 grader.

Det nya materialet kan användas i lager och maskinkomponenter av olika slag, speciellt i fuktiga miljöer. När bor utsätts för vatten bildas borsyra, som bildar ett smörjande skikt på ytan. Detta är intressant för verkstadsindustrin där man strävar efter att minska användningen av miljöförstörande och hälsofarliga oljor och skärvätskor. BOY är dessutom till skillnad från andra borlegeringar elektriskt ledande.

Denis Music har arbetat med både datorsimuleringar och laboratorieexperiment. Av ett 30-tal metaller som testades i simuleringarna verkade yttrium vara den mest lovande. När det testades i labbet visade det sig fungera.

– Kombinationer av experimentellt arbete och simuleringar blir alltmer centralt inom materialforskningen, säger Ulf Helmersson, professor i tunnfilmsfysik och handledare åt Denis Music.

Den metod som använts i experimenten kallas sputtering och utförs i en vakuumkammare. När en pulverblandning av bor och yttrium utsätts för ett bombardemang av energirika joner, kastas enskilda atomer ut och kondenserar på ett substrat. Resultatet blir en film som växer sig tjockare ju längre processen pågår.

Materialet är nu patentsökt och nästa steg är att närmare prova dess mekaniska egenskaper.

Kontaktinformation
Denis Music, e-post: denmu@ifm.liu.se
+49-172-2905944
Ulf Helmersson, e-post: ulfhe@ifm.liu.se
013-281685