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Einfluss der Topographie biologischer Oberflächen auf deren tribologische Eigenschaften

 
: Matura, S.
: Mölders, N.; Loroch, M.

:
Fulltext urn:nbn:de:0011-n-1652870 (29 MByte PDF)
MD5 Fingerprint: 32549d87520d1c56e824c9e11cefa7ce
Created on: 16.6.2011


Oberhausen, 2010, XI, 105 pp.
Berlin, Hochschule für Technik, Master Thesis, 2010
German
Master Thesis, Electronic Publication
Fraunhofer UMSICHT Oberhausen ()
surface engineering; material property; tribological property; bionic

Abstract
Das Ziel dieser Arbeit ist der Vergleich von unterschiedlichen biologischen Oberflächen hinsichtlich ihrer tribologischen Eigenschaften (s. Kap. 3.1 und 3.2). Im Fokus der Untersuchung steht speziell auf dem Gebiet der trockenen Reibung ihr Vergleich mit Polymergleitlagerwerkstoffen bzw. beim Strahlverschleiß mit antiabrasiven Polymerwerkstoffen.
Die drei angewandten Methoden zur Bestimmung des Reibverhaltens haben, bezogen auf die Reibpaarung, ähnliche Ergebnisse ergeben. Es handelt sich um ein Granulat-Neigungs-Tribometer, eine Zugprüfmaschine und eine Stick-Slip Apparatur. Die geringsten statischen als auch dynamischen Reibungskoeffizienten zeigen Kornnatterschuppen von der Körperunterseite. Die Kornnatter wies einen 25 % geringeren statischen und einen 36 % geringeren dynamischen Reibwert im Vergleich zu technischen Oberflächen auf (s. Kap. 4.1.4). REM Aufnahmen (25.000-facher Vergrößerung) zeigen eine sich wiederholende Oberflächenstruktur auf dem Schuppenkleid. Die Oberflächengrate haben eine Höhe von rund 2,5 Mikrometer und eine gegenseitigen Abstand von rund 0,6 Mikrometer. (s. Abb. 4.12). Der Sandskink weist im Vergleich zu den untersuchten technischen Oberflächen ebenfalls ein besseres Reibverhalten auf.
Versuche zum Strahlverschleiß wurden bei einem Winkel von 15° und einer Strahlgeschwindigkeit von 14 m/s durchgeführt (s. Kap. 4.2). Polymere zeigen aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften einen geringeren Abrieb im Vergleich zu den biologischen Oberflächen. Die biologischen Oberflächen entsprachen aufgrund der Präparation nicht mehr den realen Bedingungen im natürlichen Umfeld, so dass die erhaltenen Ergebnisse nicht auf die lebenden Reptilien übertragen werden können.

 

The aim of the master thesis is the comparison of different biological surface structures in regard to there tribological properties (Chapt. 3.1 and 3.2). In particular, they are compared in regard to polymer sliding contact bearing materials of the dry friction and they are compared in regard to antiabrasive polymer materials of ray wear.
The three applied methods for determination of friction behavior show similar results based on the friction pairing. These include a pellets-decline-tribometer, a tensiletestingmachine and a stick-slip machine. Corn snake scales of the body underside have the lowest static as well as dynamic frictional coefficient. The corn snake reveals 25 % lower static and 36 % lower dynamic friction values in comparison to selected technical surfaces (Chapt. 4.1.4). SEM recordings (25.000-fold enlargement) show a repeating surface structure. The surface slotes have a height of about 2.5 micrometre and a mutual distance of about 0.6 micrometre. (Fig. 4.12). As well, the sandskink reveals better friction behavior in comparison to the examined technical surfaces.
The ray wear experiments are executed with an angle of 15° and a ray speed of 14 m/s (Chapt. 4.2). The polymers show a lower wear in comparison to the biological surfaces due to their elastic properties. The tested biological surfaces do not conform to the real conditions in the natural environment because of the required preparation. Therefore, the results can only transferred to living surfaces with reservations.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-165287.html

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