Fabricación y evaluación tribológica de compuesto híbridos MoS2 / Ti3C2Tx

Abstract

En la actualidad, la búsqueda de soluciones energéticamente eficientes y sostenibles es esencial para abordar los desafíos ambientales, como el calentamiento global y la reducción de recursos naturales. En este contexto, los lubricantes sólidos emergen como candidatos prometedores debido a su destacado rendimiento en condiciones exigentes. Sin embargo, lubricantes de última generación como el grafeno, el óxido de grafeno (GO) y el MoS2, aunque ofrecen excelentes propiedades de fricción, enfrentan limitaciones en cuanto a la resistencia al desgaste.

Para superar estos desafíos, se ha emprendido una investigación pionera que combina los beneficios de los nanomateriales en capas 2D, conocidos como MXenes (específicamente, Ti3C2Tx, con una resistencia al desgaste excepcional debido a la formación de tribocapas), con el MoS2 (MoS2, reconocido por su excelente rendimiento en fricción). El objetivo principal de este estudio es la creación de recubrimientos compuestos híbridos MoS2/Ti3C2Tx, aplicados sobre sustratos de acero inoxidable.

El proceso de investigación abarca diversas etapas, incluyendo la preparación de soluciones, la homogeneización, la fabricación de recubrimientos y la medición de espesores y rugosidad. Los ensayos tribológicos y el análisis de pistas de desgaste revelaron resultados notables. En un estudio anterior, se observó que una configuración sándwich de dos capas de MoS2/Ti3C2Tx permitía reducir de manera efectiva el coeficiente de fricción, especialmente cuando el contenido de MoS2 superaba el 50 %.

Además, se evidenció una mejora en la resistencia al desgaste, especialmente cuando las cantidades de MoS2 superaban el 30% con Ti3C2 en el sándwich. En general, los recubrimientos con partes iguales de ambos materiales demostraron ser los más efectivos a la hora de realizarle estudios tribológicos.

En resumen, este estudio representa un avance significativo en la búsqueda de soluciones de lubricación sólida y sostenible, al combinar las propiedades únicas de los MXenes y el óxido de grafeno para crear recubrimientos compuestos que pueden tener un impacto positivo en aplicaciones industriales.