Chemisch netwerk onder hoge druk gaat slijtage in motor tegen

Uit computersimulaties blijkt hoe bepaalde verbindingen in smeerolie slijtage van bewegende, stalen onderdelen in een (auto)motor tegengaan. Ze roepen onder hoge druk een chemisch netwerk in het leven dat een beschermend laagje vormt. Dat werkingsmechanisme was tot nu toe niet begrepen, ook al vinden de betreffende zinkfosfaten al meer dan zestig jaar toepassing. (Science, 11 maart).

Waar bewegende onderdelen in een automotor elkaar raken, verdwijnt materiaal van het oppervlak. Dat bekort de levensduur. Om dat tegen te gaan worden aan smeermiddelen chemische verbindingen toegevoegd. Deze zinkdialkyldithiofosfaten vormen op oppervlakken van gietijzer en staal een beschermende laag, maar doen dat niet op een ondergrond van aluminium. Dat staat grootschalige toepassing van aluminium in automotoren (wat besparing in gewicht en brandstofgebruik zou opleveren) vooralsnog in de weg. De betreffende zinkfosfaten bevatten bovendien zwavel; evenals zink en fosfor schadelijk voor de katalysator. Om die reden mogen er niet te veel zinkfosfaten in smeerolie zitten.

Nicholas Mosey en collega's van de universiteit van Western Ontario in Canada hebben in de computer de omstandigheden nagebootst waaraan zinkfosfaten in een motor blootstaan. Ze ontdekten dat zinkatomen onder hoge druk een netwerk van chemische bindingen doen ontstaan, dat een beschermende laag vormt. Naarmate de druk toeneemt, neemt ook het aantal onderlinge verbindingen tussen de atomen toe, waardoor de laag harder wordt. Bij aluminium werkt dat niet. Bij de benodigde druk voor een sterk vertakt netwerk vervormt het aluminium en wordt de beschermdende laag in het oppervlak gedrukt. Het is nu zaak een materiaal te vinden dat ook onder `aluminiumomstandigheden' een sterk vertakte structuur vormt.