Maailman kaikesta energiasta peräti viidesosa menee hukkaan kitkan takia. Esimerkiksi henkilöauton bensankulutuksesta kitkaan kuluu yli 30 prosenttia. Teollisuuden koneissa kitka voi viedä 30-40 prosenttia energiankulutuksesta. Jos kitkaa pystytään vähentämään, se auttaa myös ilmastonmuutoksen torjunnassa.
– Energiaa säästyy, kun me voimme laittaa koneisiin ja laitteisiin liukkaampia pintoja ja laitteet käyttävät vähemmän energiaa. Sitä kautta tulee vähemmän kasvihuonepäästöjä ja se vaikuttaa suoraan ilmastonmuutokseen, kertoo Teknologian tutkimuskeskus VTT:n professori Kenneth Holmberg.
Professori Holmberg palkitaan 20. joulukuuta kitkatutkimuksen "Nobel-palkinnolla" eli Tribology Gold Metal Award -tunnustuksella.
Professori Kenneth Holmbergin kitkatutkimukset saavat kansainvälistä tunnustusta.
Kitkaa voidaan vähentää jopa puoleen
Kitkaa voidaan vähentää esimerkiksi erilaisilla pinnoilla, muodoilla tai kemiallisilla lisäaineilla.
Mikä kitka?
- Kitka eli liikevastus syntyy, kun kaksi pintaa hankaavat toisiaan. Kitka pyrkii estämään kappaleiden liikettä toisiinsa nähden.
- Kitkan suuruuteen vaikuttavat esimerkiksi pintojen ominaisuudet. Sileä ja liukas pinta aiheuttaa vähemmän kitkaa kuin karkea ja epätasainen.
Tällä hetkellä maailman liukkain pinta on hiilipohjainen, timantin kaltainen pinta, jota käytetään jo monissa koneissa ja laitteissa.
– Sen kitkakerroin on alle 0,001 ja se on erittäin liukasta, esittelee Holmberg.
Uusilla menetelmillä kitkaa saadaan vähennettyä jopa puoleen.
– Ne pinnat, jotka me tänä päivänä voidaan laittaa, ne kaikista liukkaimmat pinnat, ne ovat 100 kertaa liukkaammat kuin mihin pystyttiin 20 vuotta sitten, selittää Holmberg.
Tällaista hiilipohjaista, timantin kaltaista pintaa voidaan kutsua maailman liukkaimmaksi pinnaksi.
Virtuaalimallit nopeuttavat tutkimusta
Digitaalisen suunnittelun ja virtuaalimallien avulla kitkatutkimusta voidaan helpottaa ja uusia tuotteita saadaan markkinoille entistä nopeammin.
– Teemme materiaalista ensin tietokonemallin. Sitten tutkimme, miten se toimii ja teemme tarvittavat muutokset, jos heikkoja kohtia löytyy. Sitten, kun virtuaalimalli on valmis, varmistetaan laboratoriossa, että se toimii. Näin saadaan tuotteet jopa puolet aiempaa nopeammin markkinoille, kiittelee Holmberg.
Tällä laitteella mitataan eri materiaalien kitkaa.
Laivakuljetukset energiatehokkaimpia
Kitkalaskelmien sivutuotteena tutkijalle on syntynyt selkeä näkemys siitä, miten tavarakuljetukset hoituisivat kaikkein tehokkaimmin.
– Kaikkein energiatehokkainta on siirtää tavaraa laivalla. Jos junalla kuljetetaan sama tavaramäärä, energiaa kuluu kaksi kertaa enemmän. Kumipyörillä eli maantiellä kuljetukset vievät 30-kertaisen määrän energiaa laivakuljetuksiin verrattuna ja lentokoneella 100-kertaisen määrän. Jos katsotaan teknisesti tutkijan kannalta, niin kaikkein edullisinta olisi siirtyä niin paljon kuin mahdollista rautatie- ja laivaliikenteeseen, sanoo Holmberg.