Im Kampf gegen die Reibung

Im Kampf gegen die Reibung

Sergei Glavatskihs Weg zum Wissenschaftler schien vorbestimmt. Er wuchs als Sohn zweier Vulkanologen im seismisch aktiven Osten Sibiriens auf. Heute nutzt er sein Wissen in Chemie und Physik, um Schmierung weiterzuentwickeln.

Text Antony Riley
Fotos Kristofer Samuelsson

Forschung & Theorie

Als Sohn zweier Vulkanologen war Sergei Glavatskihs Weg in die Wissenschaft in gewisser Weise vorbestimmt. „Es war klar, dass ich Wissenschaftler würde“, meint Glavatskih. Wir treffen ihn in seinem unscheinbaren Büro in der Kgl. Technischen Hochschule (KTH) in Stockholm. Aufgewachsen auf Russlands fernöstlicher Halbinsel Kamtschatka, im Land der Vulkane, „half“ er oft seiner Mutter auf ihren sommerlichen Forschungsreisen zu den geothermischen Feldern und den Kommandeurinseln.
          

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Glavatskih erinnert sich daran, dass er als Kind immer den Kopf voller Fragen hatte, seine Lehrer in der Schule jedoch als unengagiert und uninteressiert empfand. Mit Fernkursen füllte er einige der Lücken in seiner schulischen Ausbildung, insbesondere in Physik und Mathematik, und dann gab es auch noch National Geographic, „eine der wenigen Zeitschriften, die relativ unzensiert waren“, wie er sagt. Dort erfuhr er von Menschen und Orten jenseits seiner wunderschönen, aber entlegenen Heimat.

Wir sollten manchmal auch unmöglichen Träumen nachgehen.
Sergei Glavatskih

Glavatskih studierte Maschinenbau an der Universität in Moskau und entging so dem Militärdienst – und möglicherweise auch, so glaubt er, dem Krieg in Afghanistan. Nach seinem Master-Examen promovierte er in Kryotechnik und entwickelte patentierte Resonanzsensoren, die später im Betankungssystem des mit Flüssigerdgas (LNG) betriebenen Passagierflugzeugs TU-154 verwendet wurden.
          

Sergei Glavatskih

Geboren: 1966
Wohnt: in Stockholm, Schweden
Arbeitet: an der Kgl. Technischen Hochschule (KTH) in Stockholm sowie an der Ghent University im belgischen Gent
Ausbildung: 1989 Master Maschinenbau Staatliche Universität Moskau; 1994 Promotion Kryotechnik Staatliche Universität Moskau; 2000 Promotion Maschinenelemente Luleå University of Technology (LUT); 2003 Dozent LUT.
Aktuelle Lektüre: Vikingarnas Värld (Die Welt der Wikinger), Kim Hjardar.

Mit dem Ende des Kalten Krieges verließ Glavatskih Russland. Zum einen sehnte er sich danach, zu reisen, zum anderen wollte er eine internationale Forscherlaufbahn starten. „Es war leichter, nach Skandinavien zu kommen, und Schweden hat mich schon immer begeistert“, erklärt er. In Schweden entschied er sich für eine weitere Promotion, diesmal im Fachgebiet Maschinenelemente, die ihn schließlich zur Entwicklung umweltverträglicher synthetischer Öle bei Statoil führte. Die Öle TURBWAY SE und TURBWAY SE LV wurden zu handelsüblichen Produkten für rotierende Maschinen.

Reibung als Forschungsgebiet faszinierte Glavatskih immer mehr. Sie sei eines der grundlegendsten Gebiete des Maschinenbaus und beschäftige die Menschheit schon seit frühester Zeit, erklärt er. Heute sei das Thema „Reibung“ wichtiger denn je; wegen der Energiemengen, die erzeugt und verbraucht werden, der damit verbundenen Energieverluste und den entsprechenden Umweltauswirkungen.

Glavatskih zufolge sind viele der heutigen Effizienzprobleme bei Maschinen auf ungeeignete Schmierung und die „nur schrittweise“ Weiterentwicklung von Schmierstoffen zurückzuführen. In der Regel würden zuerst die Maschinen konstruiert, dann entschieden die Ingenieure, welcher der verfügbaren Schmierstoff e auf Basis der Viskosität verwendet werden soll. „In vielen Fällen werden Schmierstoffe als chemischer Zusatz zu einer technischen Lösung angesehen“, meint er. Für die Schmierstoffentwicklung seien dann Chemiker zuständig, weshalb sie von Maschinenbauingenieuren oft als „schwarze Magie“ betrachtet werde.

„Wir müssen fortschrittlichere Schmierstofftechnologien in Maschinenkonstruktionen integrieren und auch neue Eigenschaften entwickeln, die bisher mit herkömmlichen Schmierstoffen nicht möglich sind. Nur so können wir die notwendigen Verbesserungen erzielen“, sagt Glavatskih. „Dafür brauchen wir ein mechano-chemisches Konzept. Wir sollten unser chemisches Wissen auf molekularer Ebene in Kombination mit physikalischen und mechanischen Kenntnissen nutzen, um Schmierstoffen neue Eigenschaften für neue Technologien zu verleihen.“

Sergei Glavatskih

Sergei Glavatskih

„Sogar im 19. Jahrhundert bezeichneten sich die großen Wissenschaftler nicht als Spezialisten für ‘Maschinenelemente’ oder ‘Thermodynamik’“, erklärt Glavatskih weiter. „Sie taten viele Dinge auf vielen verschiedenen Gebieten. Leider ist im Laufe der Zeit alles so abgegrenzt, so schmalspurig geworden. Deshalb müssen wir etwas an unserer Arbeitsweise verändern.“

Forscher und Wissenschaftler sind in ihrer Arbeitsmethodik natürlich von ihrer Ausbildung geprägt. Als Wissenschaftler ist Glavatskih daher überzeugt, dass der pädagogische Aspekt seiner Arbeit an der KTH genauso wichtig ist wie die Forschung, die er betreibt. „Wir müssen die Art, wie wir die Ingenieure von morgen unterrichten und ausbilden, kritisch überprüfen“, sagt er. Seine Arbeit sei der Nährboden für eine nicht-lineare, kollaborative und innovative Denk- und Arbeitsweise.

An der KTH leitet Glavatskih ein gemischtes Team aus Forschern unterschiedlicher Fachgebiete, darunter Nanotechnik, Chemie und Strömungslehre. „Unser Ausgangspunkt ist es, einen Schmierstoff als eigenständiges Maschinenelement zu sehen.“ Diese Betrachtungsweise ist ein entscheidender Faktor in Glavatskihs Konstruktionsphilosophie.

Zurzeit befasst sich Glavatskih unter anderem mit einem von der Knut und Alice Wallenberg Stiftung unterstützten Forschungsprojekt, bei dem es um die Untersuchung von ionischen Flüssigkeiten geht, also von geschmolzenen Salzen, die auch bei Zimmertemperatur flüssig sind. Er und sein Team erforschen das Potenzial dieser ionischen Verbindungen für die Schmierungstechnik. Ihre Ergebnisse zeigen, dass ionische Flüssigkeiten ein technologischer Wegbereiter im Bereich der Schmierung sein könnten. Ein von Glavatskihs Team entwickelter Multi-Skalen-Ansatz für das Schmierstoff-Design bietet die Möglichkeit, Temperatur, Druck und Scherverhalten der ionischen Flüssigkeiten so aufeinander abzustimmen, dass Schmierstoffe bestimmte Eigenschaften erhalten. Wichtige Aspekte des Design-Prozesses sind nachhaltige Synthesewege und eine geringere Umweltbelastung.

Das Reibungsverhalten der maßgeschneiderten ionischen Flüssigkeiten lässt sich vor Ort steuern, was mit herkömmlichen molekularen Schmierstoffen nicht möglich ist. Seine Vision ist es, das neuartige „aktive“ Lösungskonzept zur Verringerung von Reibung und Verschleiß an geschmierten Kontaktflächen auf den Markt zu bringen. Dabei lassen sich die rheologischen Eigenschaften sowie die oberflächennahe Struktur der Schmierstoffe auf der Basis von maßgeschneiderten ionischen Flüssigkeiten in Echtzeit beeinflussen.

„Als Wissenschaftler habe ich die Aufgabe, ein bisschen verrückt zu sein“, schließt Glavatskih. „Wir sollten manchmal auch unmöglichen Träumen nachgehen. Wenn wir dann Erfolg haben, können wir enorme Verbesserungen für die Gesellschaft erzielen.“

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