8 december 2025
Biobaserade kompositer kan göra maskiner mer hållbara
Ny forskning visar att biobaserade förstärkningar i termoplaster kan förbättra slitstyrka, friktionsbeteende och mekanisk hållfasthet avsevärt. Resultaten visar att framtida maskinkomponenter kan tillverkas med lägre miljöpåverkan utan att förlora prestanda.
Omställningen mot mer hållbara industrisystem går snabbt. Maskiner och utrustning där friktion och slitage är avgörande står inför ökade krav på energieffektivitet och ansvarsfulla materialval. I sin doktorsavhandling undersöker Lucas Kneissl hur biobaserade förstärkningar kan höja prestandan hos vanliga tekniska termoplaster.
Arbetet fokuserar på två polymerer som ofta används i tribologiska tillämpningar POM och PA11. Båda materialen har goda mekaniska egenskaper och kemisk resistens och lämpar sig väl för att kombineras med naturliga material. PA11 är dessutom helt biobaserad vilket gör den särskilt intressant ur ett hållbarhetsperspektiv.
– Friktionsförluster och slitage påverkar energieffektiviteten direkt så att förbättra dessa egenskaper med mer hållbara material är ett viktigt steg, säger Lucas Kneissl, doktorand i maskinelement vid Luleå tekniska universitet.
Lucas Kneissl, doktorand i maskinelement vid Luleå tekniska universitet.
Förbättrad slitstyrka och stabilare friktion
När POM förstärktes med korta regenererade cellulosafibrer ökade både draghållfasthet och böjhållfasthet tydligt. Samtidigt minskade nötningskoefficienten i flera testfall särskilt vid högre belastningar. Förbättringarna kopplas till förändringar i tribofilmen som fick större täckning och skyddade materialet mer effektivt.
PA11 förstärktes med cellulosananokristaller vilket gav stora förbättringar i tryckhållfasthet värmestabilitet och kristallinitet. Den mest påtagliga effekten var en minskning av nötningskoefficienten med nära 90 procent. Friktionskoefficienten sjönk också troligen på grund av hur tribofilmen bildades på motytorna.
– De biobaserade förstärkningarna gav anmärkningsvärda förbättringar i slitstyrka, säger Lucas Kneissl.
Värmebehandling visade sig också viktig. Olika anlöpningsparametrar ledde till ytterligare förbättringar och resulterade i en total minskning av nötningskoefficienten med mer än en tiopotens jämfört med obehandlad PA11. Metoder som Ramanspektroskopi och röntgendiffraktion användes för att undersöka tribofilmens struktur och slitna kompositytor vilket gav värdefulla insikter om de mekanismer som styr friktion och slitage.
– Resultaten visar att biobaserade kompositer kan vara starka, pålitliga och lämpliga för verkliga konstruktionssammanhang, säger Lucas Kneissl.
Kontakt
Lucas Kneissl
- Forskningsassistent
- 0920-493320
- lucas.kneissl@ltu.se
- Lucas Kneissl