Apesar da extensa pesquisa em métodos alternativos, espera-se que o motor de combustão interna (MCI) permaneça como a principal fonte de propulsão veicular nas próximas décadas. Soluções de maior eficiência são a principal força motriz para o futuro dos MCI, tais como o uso de combustíveis renováveis, downsizing, óleos de motor de baixa viscosidade e pacotes de aditivos mais modernos. O óleo do motor é uma substância complexa, sendo composto por óleo base e aditivos diversos. Os compostos orgânicos à base de molibdênio, como o dialquilditiocarbamato de molibdênio (MoDTC), são largamente utilizados como aditivos do tipo modificadores de atrito (FM) destinados a redução de atrito , enquanto o dialquilditiofosfasto de zinco (ZDDP) é o aditivo antidesgaste (AW) mais comum na atualidade. Neste cenário, a expansão do uso do etanol como combustível gerou muitos questionamentos sobre o seu impacto na funcionalidade dos aditivos. Em geral, devido ao alto calor latente de evaporação do etanol, a contaminação do lubrificante por este pode ser significativa, o que pode afetar as etapas de ativação e formação dos tribofilmes derivados dos aditivos em questão. Como consequência, perda de eficiência, consumo excessivo de combustível, maiores emissões de poluentes e desgaste prematuro podem ser induzidos aos MCI. Portanto, este trabalho possui o objetivo de investigar as propriedades mecânicas dos tribofilmes formados a partir de ZDDP e MoDTC, considerando a influência do etanol anidro combustível (EAC) diluído ao óleo. Para tanto, ensaios tribológicos foram conduzidos em um tribômetro SRV-4 (Optimol Instruments), na configuração tribológica de fita contra placa, em movimento alternado e lubrificado. Três óleos lubrificantes foram testados: (i) PM (PAO 8 + 0,06 wt.% MoDTC), (ii) PMZ (PAO 8 + 0,06 wt.% MoDTC + 1% wt.% ZDDP) e (iii) FF (SAE 0W-20 completamente formulado), nas condições de novo e contaminado com 10 wt.% de EAC. Os resultados foram avaliados em termos do atrito, desgaste e tribofilmes formados. As tribocamadas foram identificadas por microscopia eletrônica de varredura com Espectroscopia de Dispersão de Raios-X (MEV-EDS) e Espectroscopia Raman e, posteriormente, caracterizadas por Microscopia de Força Atômica (AFM) e Nanoindentação Instrumentada. O óleo FF resultou nos valores mais baixos de coeficiente de atrito ( ~ 0,08), apresentando a mesma faixa de valores para as condições com e sem contaminação de EAC. O óleo PM obteve menores valores de atrito para a condição de novo em relação à contaminada ( ~ 0,10 contra ~ 0,16, respectivamente), o que também foi confirmado em ensaios com o lubrificante PMZ (0,09 e 0,12, respectivamente). A ativação do MoDTC foi prejudicada pelo acréscimo de EAC ao lubrificante PM, inclusive resultando em tribofilmes de menor espessura, enquanto este efeito não foi notado para os óleos FF e PMZ. A contaminação de EAC induziu maiores níveis de desgaste, sobretudo em ensaios com o óleo PM. O tribofilme de MoDTC apresentou comportamento mecânico altamente plástico, com dureza (H) e módulo de elasticidade reduzido (Er) da ordem de 0,08 GPa e 8 GPa, respectivamente. Por outro lado, os tribofilmes formados pelos óleos PMZ e FF apresentaram propriedades mecânicas superiores, com medidas de H e Er da ordem de 4-5 e 140-160 GPa, respectivamente. Para as condições com contaminação, foi observada uma tendência de aumento da resistência mecânica para os tribofilmes estudados, sobretudo em relação ao módulo elástico.

Despite extensive research into alternative methods, the internal combustion engine (ICE) is expected to remain as the main vehicular propulsion source in the next decades. Higher efficiency solutions are the main driving force for the future of ICE, being the use of renewable fuels, downsizing, low-viscosity engine oils and new additive packages, some of the most promising routes in this direction. Engine oil is a complex substance in its own, consisting of a base oil and various additives. Organic compounds based on molybdenum, such as molybdenum dithiocarbamate (MoDTC), are widely used as friction modifiers (FM) additives intended for the friction reduction , while the zinc dialkyldithiphosphates (ZDDP) is the antiwear (AW) additive most used in engine oils. In this scenario, the expansion of the use of ethanol as fuel has generated many investigations about its impact on the functionality of the oil additives. In general, due to the high evaporation latent heat of ethanol, lubricant contamination can be significant. Consequently, the contamination may affect the activation and formation steps of tribofilms formed from oil additives, which impacts on the final ICE efficiency. Consequently, loss of efficiency, excessive fuel consumption, higher emissions of pollutants and premature wear can be induced to the ICE. Therefore, this work has the objective of investigating the mechanical properties of the tribofilms formed from ZDDP and MoDTC in engines that run with anhydrous ethanol (AE). Thus, tribological tests were conducted in an SRV-4 tribometer (Optimol Instruments), with the tribological configuration of flat engine ring against AISI H13 steel plate, under reciprocating motion and lubricated contact. Three lubricating oils were tested, (i) PM (PAO 8 + 0.06 wt.% MoDTC); (ii) PMZ (PAO 8 + 0,06 wt.% MoDTC + 1% wt.% ZDDP), and (iii) FF (SAE 0W-20 fully-formulated engine oil), under new (fresh lube) and contaminated (with 10 wt% of AE) conditions. Results were evaluated in terms of friction, wear and tribofilms formed on the worn tracks. The tribolayers were identified by Scanning Electron Microscopy with Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDX) and Raman Spectroscopy and, then, characterized by Atomic Force Microscopy (AFM) and Nanoindentation technique. The FF oil resulted in the lowest values of friction coefficient ( ~ 0.08), presenting the same range of values for fresh and contaminated conditions. The PM oil provided lower levels of friction for the fresh lubricant in relation to the contaminated condition ( ~ 0.10 versus ~ 0.16, respectively), which was also observed for the tests performed with PMZ lubricant ( ~ 0.09 and 0.12, respectively). The MoDTC activation was impaired by the AE addition to PM lubricant, resulting in tribofilm thickness reduction, whereas this effect was not noticed for FF and PMZ oils. The AE contamination induced higher levels of wear, especially in tests conducted with PM oil. The MoDTC tribofilm presented a highly plastic mechanical behavior, with hardness (H) and reduced elastic modulus (Er) of the order of 0.08 GPa and 8 GPa, respectively. On the other hand, the tribofilm formed with the PMZ and FF oils had higher mechanical properties, with H and Er measured values of approximately 4-5 and 140-160 GPa, respectively. For the lubricant under contamination condition, there is a trend to increase the hardness values of the resultant tribofilm, specially in terms of elastic modulus.