Vědci z Centra nanotechnologií CEET uspořádali ve svých laboratořích experimentální workshop zaměřený na frikční vlastnosti automobilových brzdových kotoučů a výzkum částic vznikajících při jejich provozu. Do výzkumu se zapojili také odborníci z Fakulty materiálově-technologické VŠB-TUO a partnerské Sakarya University v Turecku. Cílem mezinárodní spolupráce je vývoj a testování nových materiálů, které automobilovému průmyslu pomohou snižovat emise částic z brzd a reagovat na přísné limity chystané normy Euro 7.

Workshop, který se konal v rámci výzkumných aktivit projektu MATUR (Materiály a technologie pro udržitelný rozvoj), řeší na vysoce aktuální problém současné dopravy. Zatímco emise z výfukových plynů se dlouhodobě daří snižovat, otěry z brzd a pneumatik představují pro kvalitu ovzduší ve městech stále významnější problém.

„Brzdění není pouze otázkou toho, zda automobil bezpečně zastaví. Při tomto procesu vznikají také částice, které se uvolňují přímo do ovzduší v ulicích, kde je lidé mohou vdechovat,“ vysvětluje Bohumír Strnadel, hlavní řešitel projektu MATUR.

Brzdový systém při provozu uvolňuje částice nejrůznějších velikostí a složení. Mohou obsahovat kovy, jejich sloučeniny i organické látky. Zatímco větší částice jsou viditelné pouhým okem, velmi malé částice mohou ve vzduchu setrvávat a představovat zdravotní riziko. Množství i charakter vznikajících částic přitom ovlivňuje řada faktorů jako například rychlost vozidla, přítlačná síla nebo intenzita brzdění.

Spolupráce s tureckou Sakarya University přináší nejen nové pohledy, ale především zcela nové typy testovaných materiálů. Tamní vědci se dlouhodobě zabývají vývojem nových materiálů a povrchových úprav brzdových kotoučů. Přičemž jedním z hlavních cílů je zvýšit jejich odolnost proti opotřebení a současně omezit množství částic vznikajících při brzdění.

„Automobilový průmysl se musí připravit na stále přísnější požadavky na emise částic z brzdových systémů. Pomocí technik laserového nanášení se proto snažíme vytvořit na povrchu brzdových kotoučů speciální kompozitní vrstvy. Pokrýváme je například niklem, titanem, karbidem titanu, oxidem hlinitým či nerezovou ocelí s přídavkem keramických částic. Dosavadní laboratorní výsledky jsou velmi dobré,“ uvádí Hakum Akbulut ze Sakarya University.

Právě takto upravený disk turečtí vědci přivezli s sebou na workshop, aby jej mohli s kolegy společně testovat na dynanometru. Jedná se o vzorek, který jim v rámci spolupráce poskytla společnost Ford Otomotiv Sanayi A.Ş.Měření a testování brzdných procesů je technologicky i analyticky nesmírně náročné. Během brzdění vznikají na dynamometrech vysoké rychlosti i teploty a emitované částice mají různé velikosti.

„Stanovení parametrů, jako jsou rychlost, přítlačná síla nebo chemické a strukturní složení brzdových kotoučů a brzdových destiček, je velmi náročná problematika. Právě proto je pro nás důležitá spolupráce s dalšími výzkumnými pracovišti a porovnávání výsledků z různých laboratoří,“ dodává Bohumír Strnadel.

V rámci výzkumu Fakulta materiálově-technologická zkoumá frikční vlastnosti a má na starosti odběr prachu, zatímco Centrum nanotechnologií provádí pokročilou materiálovou charakterizaci těchto otěrů.

„Hodnocení povrchů brzd (tzv. frikční vrstvy) a otěru z brzd se laboratoře Centra nanotechnologií věnují již několik dekád,“ vysvětluje Gabriela Kratošová z CNT. „Díky prvotřídnímu instrumentálnímu vybavení našeho pracoviště jsme schopni pomocí elektronové mikroskopie hodnotit povrchy a částice a také zkoumat jejich chemické a strukturní složení s využitím spektroskopických a difrakčních metod.“

Společný výzkum Centra nanotechnologií CEET, Fakulty materiálově-technologické VŠB-TUO a Sakarya University přináší konkrétní řešení pro praxi i nadcházející legislativní změny. Poznatky získané díky projektu MATUR a testování na špičkových dynamometrech tak mají obrovský potenciál pro reálné využití v automobilovém průmyslu.