Tribologiassa

Tribologia on tiede ja teknologia-ala, joka tutkii kitkan, kulumisen ja voitelun ilmiöitä sekä niiden vaikutuksia kosketuspintojen suorituskykyyn ja kestävyyteen. Se yhdistää mekaniikan, materiaalitieteen sekä fysikaalis-kemiallisen vuorovaikutuksen ja kattaa sekä makroskooppiset että mikroskooppiset kontaktit.

Keskeisiä osa-alueita ovat kitka, kuluminen ja voitelu sekä niihin liittyvät ilmiöt, kuten tribofilmit ja tribokemia. Kitka kuvaa pintojen välistä vastusta liikkeessä; kitkakerroin μ riippuu materiaalien, pinnan karheuden, voitelun sekä lämpötilan ja kuormituksen ominaisuuksista. Kuluminen tarkoittaa aineen poistumista käyttöpiiristä; yleisiä mekanismeja ovat adhesiivinen kuluminen, abrasio (hionnallinen kuluminen) sekä muotoutuva ja väsymykseen liittyvä kuluminen. Voitelu pyrkii vähentämään kitkaa ja kulumista sekä suojaamaan pintoja; käytettyjä voiteluaineita ovat nestemäiset öljyt ja rasvat, kiinteät voiteluaineet sekä pintojen pinnoitteet.

Tutkimuksessa yhdistetään kokeellisia menetelmiä, kuten tribometrejä (pin-on-disk, ball-on-disk, four-ball), sekä teoreettisia malleja ja numeerisia simulointeja. Yleinen kulumisen mittayksikkö on kulumiskulutus tai kulumisnopeus sekä kitkakerroin μ. Tärkeä klassinen tulos on Archard’n kulumislaki, joka yhdistää kulumisen määrän kontaktikuormitukseen, matkan ja materiaalin ominaisuuksiin. Tribologiaa sovelletaan laajasti kone- ja energiateollisuudessa, autoalalla, valmistuksessa sekä pien- ja mikroelektroniikassa; tavoitteita ovat energiatehokkuus, käyttöiän pidentäminen ja luotettavuus.

Tulevat suuntaukset sisältävät ympäristöystävällisten voiteluaineiden kehittämisen, nanoteknologian pinnoitteet ja pintateksturoinnit sekä tekoälypohjaiset optimoinnit ja uudet materiaalikombinaatiot.