زيوت التشحيم مع وظائف الجسيمات النانوية المحسنة
يمكن أن تستفيد زيوت التشحيم بشكل كبير من إضافات النانو ، والتي تساعد على تقليل الاحتكاك والتآكل. ومع ذلك ، فمن الأهمية بمكان أن تكون المضافات النانوية مثل الجسيمات النانوية أو أحاديات طبقات الجرافين أو الكرات النانوية ذات الغلاف الأساسي مشتتة بشكل موحد وأحادي في مادة التشحيم. وقد ثبت التشتت بالموجات فوق الصوتية كطريقة خلط موثوقة وفعالة ، وتوفير توزيع الجسيمات النانوية متجانسة ومنع التجميع.
كيفية تفريق إضافات النانو في سوائل التشحيم؟ – مع الموجات فوق الصوتية!
يعتبر استخدام إضافات النانو في مواد التشحيم أحد أكثر الطرق فعالية لتحسين الخصائص القبلية وتقليل الاحتكاك والتآكل. هذا التحسين القبلي يعزز بشكل كبير الحفاظ على الطاقة ، والحد من الانبعاثات ، وبالتالي تقليل التأثير البيئي.
يكمن التحدي المتمثل في مواد التشحيم المحسنة بالنانو في الخلط: تتطلب المواد النانوية مثل الجسيمات النانوية أو السليلوز النانوي البلوري خلاطات مركزة عالية القص تعمل على تشتيت وفك تشابك المواد النانوية بشكل موحد إلى جزيئات مفردة. خلق حقول فريدة كثيفة الطاقة ، وقد ثبت الموجات فوق الصوتية باستخدام تحقيقات الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة التفوق في معالجة المواد النانوية ، وبالتالي هي الطريقة المعمول بها لتشتت النانو.
أظهر Molseh et al. (2009) أن استقرار التشتت لثلاثة جسيمات نانوية مختلفة (ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2) ، ثاني كبريتيد التنغستن (WS2) ، ونيتريد البورون السداسي (hBN)) في CIMFLO 20 مع العلاج بالموجات فوق الصوتية كان أفضل من ذلك مع الاهتزاز والتحريك الميكانيكي. كما التجويف بالموجات فوق الصوتية يخلق ظروف فريدة كثيفة الطاقة, الموجات فوق الصوتية من نوع التحقيق تتفوق تقنيات التشتت التقليدية في الفعالية والكفاءة.
تؤثر خصائص الجسيمات النانوية مثل الحجم والشكل والتركيز على خصائصها القبلية. في حين أن حجم النانو المثالي يختلف في الاعتماد على المادة ، فإن معظم الجسيمات النانوية تظهر أعلى الوظائف في نطاق عشرة إلى مائة نانومتر. يتراوح التركيز المثالي للمواد المضافة النانوية في زيت التشحيم في الغالب بين 0.1-5.0٪ .
تستخدم جسيمات أكسيد النانوية مثل Al2O3 أو CuO أو ZnO على نطاق واسع كجسيمات نانوية تعمل على تحسين الأداء القبلي لمواد التشحيم. تشمل الإضافات الأخرى المضافات الخالية من الرماد والسوائل الأيونية واسترات البورات والمواد النانوية غير العضوية والهياكل النانوية المشتقة من الكربون مثل الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs) والجرافيت والجرافين. تستخدم إضافات محددة من أجل تحسين خصائص محددة لزيوت التشحيم. على سبيل المثال ، تحتوي مواد التشحيم الوقائية من التآكل على إضافات شديدة الضغط مثل ثاني كبريتيد الموليبدينوم والجرافيت والأوليفينات الكبريتية ومجمعات ديالكيلديثيوكربامات أو إضافات مضادة للتآكل مثل ثلاثي الفوسفات وديالكيلديثيوفوسفات الزنك.
المجانسات من نوع المسبار بالموجات فوق الصوتية هي خلاطات موثوقة وتستخدم لصياغة مواد التشحيم عالية الأداء. تشتهر بأنها متفوقة عندما يتعلق الأمر بإعداد معلقات بحجم النانو ، صوتنة عالية الكفاءة للتصنيع الصناعي لزيوت التشحيم.
نظام خلط صناعي بالموجات فوق الصوتية للتشتت عالي الإنتاجية للجسيمات النانوية في زيوت التشحيم.
- تحسين الأداء القبلي
- دمج موحد للنانو المضافة
- زيوت التشحيم القائمة على الزيوت النباتية
- إعداد تريبوفيلم
- سوائل تشكيل الصفائح المعدنية
- السوائل النانوية لتحسين فعالية التبريد
- السوائل الأيونية في التشحيم المائي أو النفطي
- سوائل التطرق
يؤدي التشتت بالموجات فوق الصوتية لأكسيد الألومنيوم (Al2O3) إلى تقليل حجم الجسيمات بشكل كبير وتشتت منتظم.
تصنيع مواد التشحيم مع إضافات النانو
لإنتاج زيوت التشحيم المقواة بالنانو ، تعد المواد النانوية المناسبة وتقنية التشتت القوية والفعالة أمرا بالغ الأهمية. بدون تشتت نانو مستقر وموثوق به وطويل الأجل ، لا يمكن تصنيع مادة تشحيم عالية الأداء.
الخلط والتشتيت بالموجات فوق الصوتية هو طريقة راسخة لإنتاج مواد التشحيم عالية الأداء. يتم تعزيز الزيت الأساسي لمواد التشحيم بإضافات مثل المواد النانوية والبوليمرات ومثبطات التآكل ومضادات الأكسدة وغيرها من المجاميع الدقيقة. قوى القص بالموجات فوق الصوتية عالية الكفاءة في توفير توزيع دقيق جدا لحجم الجسيمات. القوى فوق الصوتية (الميكانيكية) قادرة على طحن حتى الجسيمات الأولية ويتم تطبيقها لتشغيل الجسيمات ، بحيث توفر الجسيمات النانوية الناتجة خصائص متفوقة (مثل تعديل السطح ، NPs ذات الغلاف الأساسي ، NPs المخدرة).
يمكن أن تساعد الخلاطات عالية القص بالموجات فوق الصوتية بشكل كبير في تصنيع مواد التشحيم عالية الأداء بكفاءة!
مزيج الزيت مع ديالكيلديثيوفوسفات الزنك (ZDDP) والجسيمات النانوية PTFE المعدلة سطحيا (PHGM) بعد التشتت بالموجات فوق الصوتية.
(دراسة وصورة: شارما وآخرون ، 2017)
إضافات نانوية جديدة في زيوت التشحيم
تم تطوير إضافات جديدة بحجم النانو لزيادة تحسين وظائف وأداء زيوت التشحيم والشحوم. على سبيل المثال ، بلورات السليلوز النانوية (CNCs) هي أبحاث واختبار لصياغة مواد التشحيم الخضراء. أثبت زكاني وآخرون (2022) ذلك – بالمقارنة مع معلقات التشحيم غير الصوتية – يمكن أن تقلل زيوت التشحيم CNC الصوتية من COF (معامل الاحتكاك) والتآكل بنسبة 25 و 30٪ تقريبا على التوالي. تشير نتائج هذه الدراسة إلى أن معالجة الموجات فوق الصوتية يمكن أن تحسن بشكل كبير من أداء التشحيم للمعلقات المائية CNC.
مشتتات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لتصنيع مواد التشحيم
عند استخدام المواد المضافة النانوية في عمليات التصنيع الصناعية مثل إنتاج زيوت التشحيم ، من الأهمية بمكان خلط المساحيق الجافة (أي المواد النانوية) بشكل متجانس في مرحلة سائلة (زيت التشحيم). يتطلب تشتت الجسيمات النانوية تقنية خلط موثوقة وفعالة ، والتي تستخدم طاقة كافية لكسر التكتلات من أجل إطلاق العنان لصفات الجسيمات النانوية. ومن المعروف جيدا الموجات فوق الصوتية كما مشتتات قوية وموثوق بها، وبالتالي تستخدم لتكتل وتوزيع المواد المختلفة مثل أكسيد الألومنيوم، نانوبايب، الجرافين، المعادن والعديد من المواد الأخرى بشكل متجانس في مرحلة سائلة مثل المعادن والزيوت الاصطناعية أو النباتية. Hielscher Ultrasonics تصميم وتصنيع وتوزيع المشتتات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لأي نوع من تطبيقات التجانس وإزالة التكتل.
اتصل بنا الآن لمعرفة المزيد عن التشتت بالموجات فوق الصوتية للمواد المضافة النانوية في مواد التشحيم!
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500 مل | 10 إلى 200 مل / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| 15 إلى 150 لتر | 3 إلى 15 لتر / دقيقة | UIP6000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000 |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
Hielscher Ultrasonics بتصنيع المجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لخلط التطبيقات، والتشتت، والاستحلاب والاستخراج على المختبر، التجريبية والصناعية النطاق.
زيوت التشحيم النانوية PTFE بعد 7 أيام من التحضير (A: زيت أساسي ، B: زيوت تشحيم نانوية PTFE مع الموجات فوق الصوتية 1 ساعة ، C: زيوت التشحيم النانوية PTFE مع 30 دقيقة.
(دراسة وصورة: © كومار وآخرون ، 2013)
تأثير الموجات فوق الصوتية على استقرار تشتت Al2O3 في مواد التشحيم.
(دراسة ورسم: © شريف وآخرون ، 2017)
حقائق تستحق المعرفة
ما هي مواد التشحيم؟
الاستخدام الرئيسي لمواد التشحيم أو زيوت التشحيم هو تقليل الاحتكاك والتآكل من التلامس الميكانيكي وكذلك الحرارة. اعتمادا على استخدامها وتكوينها ، تنقسم مواد التشحيم إلى زيوت المحركات وسوائل ناقل الحركة والسوائل الهيدروليكية وزيوت التروس ومواد التشحيم الصناعية.
لذلك ، تستخدم مواد التشحيم على نطاق واسع في السيارات وكذلك في الآلات الصناعية. لتوفير تزييت جيد ، تحتوي زيوت التشحيم عادة على 90٪ زيت أساسي (معظمها أجزاء بترولية ، أي زيوت معدنية) وأقل من 10٪ إضافات. عند تجنب الزيوت المعدنية ، يمكن استخدام الزيوت النباتية أو السوائل الاصطناعية مثل البولي أوليفينات المهدرجة والإسترات والسيليكون والفلوروكربونات وغيرها الكثير كزيوت أساسية بديلة. الاستخدام الرئيسي لمواد التشحيم هو تقليل الاحتكاك والتآكل من التلامس الميكانيكي وكذلك لتقليل حرارة الاحتكاك وفقدان الطاقة. لذلك ، تستخدم مواد التشحيم على نطاق واسع في السيارات وكذلك في الآلات الصناعية.
تعمل المواد المضادة للأكسدة مثل مضادات الأكسدة الأولية الأمينية والفينولية والأحماض الطبيعية ومحللات البيروكسيد والبيرازين على إطالة دورة حياة مواد التشحيم عن طريق زيادة مقاومة الأكسدة. وبالتالي فإن الزيت الأساسي محمي من تدهور الحرارة حيث يحدث الانهيار التأكسدي الحراري في شكل مخفض ومتأخر.
أنواع زيوت التشحيم
زيوت التشحيم السائلة: تعتمد مواد التشحيم السائلة بشكل عام على نوع واحد من الزيوت الأساسية. إلى هذا الزيت الأساسي في كثير من الأحيان يتم إضافة المواد من أجل تحسين الوظائف والأداء. تشمل الإضافات النموذجية على سبيل المثال ، الماء والزيوت المعدنية واللانولين والزيوت النباتية أو الطبيعية والإضافات النانوية وما إلى ذلك.
غالبية مواد التشحيم عبارة عن سوائل ، ويمكن تصنيفها وفقا لأصلها إلى مجموعتين:
- الزيوت المعدنية: الزيوت المعدنية هي زيوت تشحيم مكررة من النفط الخام.
- الزيوت الاصطناعية: الزيوت الاصطناعية هي زيوت تشحيم يتم تصنيعها باستخدام مركبات يتم تعديلها أو تصنيعها بشكل مصطنع من البترول المعدل.
شحم التشحيم هو مادة تشحيم صلبة أو شبه صلبة تتكون من مادة تشحيم سائلة ، والتي يتم تكثيفها عن طريق تشتيت عوامل السماكة فيها. من أجل إنتاج شحم التشحيم ، تستخدم زيوت التشحيم كزيوت أساسية وهي المكون الرئيسي. يحتوي شحم التشحيم على حوالي 70٪ إلى 80٪ من زيت التشحيم.
اختراق مواد التشحيم و مواد التشحيم الجافة هي أنواع أخرى ، والتي يتم تطبيقها في الغالب للتطبيقات المتخصصة.
يمكن خلط إضافات النانو كما هو موضح أعلاه بنجاح في مواد التشحيم باستخدام المشتتات بالموجات فوق الصوتية.
الأدب / المراجع
- László Vanyorek, Dávid Kiss, Ádám Prekob, Béla Fiser, Attila Potyka, Géza Németh, László Kuzsela, Dirk Drees, Attila Trohák, Béla Viskolcz (2019): Application of nitrogen doped bamboo-like carbon nanotube for development of electrically conductive lubricants. Journal of Materials Research and Technology, Volume 8, Issue 3, 2019. 3244-3250.
- Reddy, Chenga; Arumugam, S.; Venkatakrishnan, Santhanam (2019): RSM and Crow Search Algorithm-Based Optimization of Ultrasonicated Transesterification Process Parameters on Synthesis of Polyol Ester-Based Biolubricant. Arabian Journal for Science and Engineering 44, 2019.
- Zakani, Behzad; Entezami, Sohrab; Grecov, Dana; Salem, Hayder; Sedaghat, Ahmad (2022): Effect of ultrasonication on lubrication performance of cellulose nano-crystalline (CNC) suspensions as green lubricants. Carbohydrate Polymers 282(5), 2022.
- Mosleh, Mohsen; Atnafu, Neway; Belk, John; Nobles, Orval (2009): Modification of sheet metal forming fluids with dispersed nanoparticles for improved lubrication. Wear 267, 2009. 1220-1225.
- Sharma, Vinay, Johansson, Jens; Timmons, Richard; Prakash, Braham; Aswath, Pranesh (2018): Tribological Interaction of Plasma-Functionalized Polytetrafluoroethylene Nanoparticles with ZDDP and Ionic Liquids. Tribology Letters 66, 2018.
- Haijun Liu, Xianjun Hou, Xiaoxue Li, Hua Jiang, Zekun Tian, Mohamed Kamal Ahmed Ali (2020): Effect of Mixing Temperature, Ultrasonication Duration and Nanoparticles/Surfactant Concentration on the Dispersion Performance of Al2O3 Nanolubricants. Research Square 2020.
- Kumar D.M., Bijwe J., Ramakumar S.S. (2013): PTFE based nano-lubricants. Wear 306 (1–2), 2013. 80–88.
- Sharif M.Z., Azmi W.H., Redhwan A.A. M, Mamat R., Yusof T.M. (2017): Performance analysis of SiO2 /PAG nanolubricant in automotive air conditioning system. International Journal of Refrigeration 75, 2017. 204–216.
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع الخالط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر ل الحجم الصناعي.