Когато въглеродният диоксид се компресира над 74 бара и се нагрее над 31 градуса по Целзий, той навлиза в свръхкритичната фаза. Екип от френски изследователи от Технологичния институт „Изкуства и занаяти“ използва тази течност, за да се справи с проблемите с триенето и топлината при обработката на титаниева сплав Ti6Al4V, важна аерокосмическа сплав. Резултатите, публикувани във „Frontiers in Manufacturing Technology“, показват, че евтините и стабилни добавки, разтворени в свръхкритичен CO2, могат да се конкурират с индустриалните минерални масла, като йонните течности осигуряват най-значително намаляване на триенето.
Индустрията отдавна разчита на охлаждане с наводняване и криогенни спрейове, за да запази инструментите и частите. Свръхкритичният CO2 се очертава като алтернатива, защото действа като зелен разтворител и драстично намалява температурите, когато се доставя до зоната на рязане. Сам по себе си обаче той често се представя по-зле от охлаждането с наводнение, което прави смазването, което осигурява, от решаващо значение. Екип, ръководен от Кофи Самюел Кулепа, тества йонни течности, растителни масла, минерално масло, вода и полиетиленгликол. За да доставят смесите, изследователите са изградили машина, която компресира CO2 до 350 бара и го нагрява в смесителна камера, където се въвеждат смазочни материали, след което сместа се напръсква през дюза с диаметър 0,25 мм. Тестовете за триене са проведени на струг, оборудван с трибометър, където карбидни щифтове са притиснати към въртящ се прът Ti6Al4V под натоварвания от 100, 250 и 400 N и скорости от 20 и 100 м/мин.
При 20 м/мин добавянето на смазочни материали намалява триенето, но смесите не превъзхождат сухото състояние. При 100 м/мин картината се променя: наблюдава се средно намаление на коефициента на триене от 0,1, а увеличаването на дебита на смазочния материал от 1 до 4 мл/мин води до по-нататъшно намаление. Йонните течности демонстрираха най-голямо намаление на триенето при 100 м/мин в сравнение с 4 мл/мин и 400 N. Адхезивното поведение на Ti6Al4V даде друга насока: йонните течности, комбинирани с полиетиленгликол, дадоха най-малките адхезионни площи, с намаления от 54% и 55% за BF4 и PF6 при дебит от 1 мл/мин и до 74% при 4 мл/мин.
Измерванията на температурата потвърдиха охлаждащите свойства на CO2: температурата на щифта намаля с 80 градуса по Целзий в сравнение със сухите тестове. Най-комерсиално значимото откритие се отнася до евтини смазочни материали: вода, рапично и слънчогледово масло се представят подобно на минералното масло, когато се комбинират със свръхкритичен CO2, а тези биологични алтернативи са по-евтини и по-малко опасни за здравето. Изследователите предупреждават, че те не са подходящи за приложения, където чистотата е критична, но перспективите им за обработка на аерокосмически титан са обещаващи.
