Lubrikanti sa poboljšanim funkcijama nanočestica
Ulja za podmazivanje mogu imati velike koristi od nano-aditiva, koji pomažu u smanjenju trenja i trošenja. Međutim, presudno je da su nano-aditivi kao što su nanočestice, monoslojevi grafena ili nanosfere jezgra ljuske ravnomerno i jednostruko raspršeni u mazivu. Ultrazvučna disperzija je dokazana kao pouzdana i efikasna metoda mešanja, obezbeđujući homogenu distribuciju nanočestica i sprečavajući agregaciju.
Kako raspršiti nano-aditive u tečnostima za podmazivanje? – Sa ultrazvukom!
Korišćenje nanoaditiva u mazivima smatra se jednom od najefikasnijih metoda za poboljšanje triboloških karakteristika koje smanjuju trenje i habanje. Takvo tribološko poboljšanje značajno poboljšava očuvanje energije, smanjenje emisija, čime se smanjuje uticaj na životnu sredinu.
Izazov nano-poboljšanih maziva leži u miješanju: Nanomaterijali kao što su nanočestice ili kristalna nano celuloza zahtijevaju fokusirane miksere visokog smicanja koji raspršuju i razdvajaju nanomaterijale ravnomjerno u pojedinačne čestice. Stvarajući jedinstvena polja gusta energijom, ultrasonicacija pomoću ultrazvučnih sondi velike snage dokazana je superiornost u obradi nanomaterijala i time je uspostavljena metoda za nanodisperzije.
Molseh et al. (2009) su pokazali da je stabilnost disperzije tri različite nanočestice (molibden disulfid (MoS2), volfram disulfid (WS2) i heksagonalni bor-nitrid (hBN)) u CIMFLO 20 sa ultrazvučnim tretmanom bila bolja od one sa mehaničkim tresenjem i miješanjem. Kako ultrazvučna kavitacija stvara jedinstvene uslove gustine energije, ultrasonicacija tipa sonde ističe konvencionalne tehnike disperzije u efikasnosti i efikasnosti.
Karakteristike nanočestica kao što su veličina, oblik i koncentracija utiču na njihova tribološka svojstva. Iako idealna nano-veličina varira u zavisnosti od materijala, većina nanočestica pokazuje najviše funkcionalnosti u rasponu od deset do sto nanometara. Idealna koncentracija nanoaditiva u ulju lubrikanta je uglavnom između 0,1-5,0%.
Oksidne nanočestice kao što su Al2O3, CuO ili ZnO široko se koriste kao nanočestice koje poboljšavaju tribološke performanse maziva. Ostali aditivi uključuju aditive bez pepela, ionske tekućine, boratne estere, neorganske nanomaterijale, nanostrukture izvedene iz ugljika poput ugljikovih nanocijevi (CNT), grafita i grafena. Specifični aditivi se koriste za poboljšanje specifičnih svojstava ulja lubrikanta. Na primer, preventivna maziva sadrže aditive za ekstremni pritisak kao što su molibden disulfid, grafit, sulfurizovani olefini i dialkildithiokarbamatni kompleksi ili aditivi protiv habanja kao što su triarilfosfati i cink dialkilditiofosfat.
Ultrazvučni homogenizatori tipa sonde su pouzdani mikseri i koriste se za formulaciju maziva visokih performansi. Poznat kao superioran kada je u pitanju priprema nano-velikih suspenzija, sonicacija je visoko efikasna za industrijsku proizvodnju ulja lubrikanta.
Industrijski ultrazvučni sistem mešanja za visokopropusnu disperziju nanočestica u ulja za podmazivanje.
- Poboljšane tribološke performanse
- Uniformna nano-aditivna inkorporacija
- Lubrikanti na bazi biljnog ulja
- Priprema tribofilma
- lim metal formira fluide
- Nanofluidi za bolju efikasnost hlađenja
- ionske tečnosti u vodenom ili uljnom lubrikantu
- Tekućine za bušenje
Ultrazvučna disperzija aluminijum oksida (Al2O3) rezultira značajnim smanjenjem veličine čestica i ravnomernom disperzijom.
Proizvodnja maziva sa nano-aditivima
Za proizvodnju nano-ojačanih ulja za podmazivanje ključni su adekvatan nanomaterijal i snažna, efikasna tehnika disperzije. Bez pouzdane i dugoročne stabilne nanodisperzije, ne može se proizvesti lubrikant visokih performansi.
Ultrazvučno mešanje i disperzija je ustanovljena metoda za proizvodnju maziva visokih performansi. Bazno ulje maziva je ojačano aditivima kao što su nanomaterijali, polimeri, inhibitori korozije, antioksidansi i drugi fini agregati. Ultrazvučne sile smicanja su visoko efikasne u pružanju vrlo fine distribucije veličine čestica. Ultrazvučne (sonomehaničke) sile su sposobne da mlate čak i primarne čestice i primenjuju se za funkcionalizaciju čestica, tako da rezultirajuće nanočestice nude superiorne karakteristike (npr. modifikacija površine, NP jezgra, dopirani NP).
Ultrazvučni mikseri visokog smicanja mogu u velikoj meri pomoći u efikasnoj proizvodnji maziva visokih performansi!
Ulje se meša sa cink dialkildithiofosfatom (ZDDP) i površinski modifikovanim PTFE nanočesticama (PHGM) nakon ultrazvučne disperzije.
(Studija i slika: Sharma et al., 2017)
Novi nanoaditivi u uljima za podmazivanje
Novi aditivi nanoveličine razvijeni su kako bi se dodatno poboljšale funkcionalnosti i performanse ulja za podmazivanje i masti. Na primer, celulozni nanokristali (CNC) su istraživanja i testirani za formulaciju zelenih maziva. Zakani et al. (2022) – U poređenju sa nekontrolisanim suspenzijama – Zvučna CNC maziva mogu smanjiti COF (koeficijent trenja) i habati za skoro 25, odnosno 30%. Rezultati ove studije sugerišu da ultrazvučna obrada može značajno poboljšati performanse podmazivanja CNC vodenih suspenzija.
Ultrazvučni disperzatori visokih performansi za proizvodnju maziva
Kada se nanoaditivi koriste u industrijskim proizvodnim procesima, kao što je proizvodnja ulja za podmazivanje, ključno je da se suvi prahovi (tj. nanomaterijali) homogeno pomešaju u tečnu fazu (ulje lubrikanta). Disperzija nanočestica zahtijeva pouzdanu i efikasnu tehniku miješanja, koja primjenjuje dovoljno energije za razbijanje aglomerata kako bi se oslobodili kvaliteti nano-čestica na skali. Ultrazvučni instrumenti su poznati kao moćni i pouzdani disperzatori, pa se stoga koriste za deaglomeraciju i distribuciju različitih materijala kao što su aluminijum oksid, nanocevi, grafen, minerali i mnogi drugi materijali homogeno u tekuću fazu kao što su mineralna, sintetička ili biljna ulja. Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne disperzije visokih performansi za bilo koju vrstu primjene homogenizacije i deaglomeracije.
Kontaktirajte nas sada da saznate više o ultrazvučnoj disperziji nano-aditiva u mazivama!
Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:
| Batch Volumen | protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500ml | 10 do 200ml / min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 00,1 do 20L | 00,2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L / min | UIP4000hdT |
| 15 do 150 l | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
| N / A. | 10 do 100L / min | UIP16000 |
| N / A. | veći | klaster UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulgaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim skalama.
PTFE nanomaziva nakon 7 dana pripreme (A: bazno ulje, B: PTFE nanolubrikant sa 1 hr ultrasonication, C: PTFE nanolubricant sa 30 min. ultrasonication).
(Studija i slika: © Kumar et al., 2013)
Uticaj ultrasonicacije na stabilnost disperzije Al2O3 u mazivama.
(Studija i grafika: © Sharif et al., 2017)
Činjenice vredi znati
Šta su lubrikanti?
Glavna upotreba maziva ili ulja lubrikanta je smanjenje trenja i habanja od mehaničkog kontakta, kao i toplote. U zavisnosti od njihove upotrebe i sastava, maziva se dele na motorna ulja, tečnosti za prenos, hidraulične tečnosti, zupčana ulja i industrijska maziva.
Zbog toga se maziva široko koriste u motornim vozilima, kao i u industrijskim mašinama. Da bi se obezbedilo dobro podmazivanje, ulja za podmazivanje obično sadrže 90% baznog ulja (uglavnom frakcije nafte, odnosno mineralna ulja) i manje od 10% aditiva. Kada se izbegavaju mineralna ulja, biljna ulja ili sintetičke tečnosti kao što su hidrogenizovani poliolefini, esteri, silikoni, fluorougljici i mnogi drugi mogu se koristiti kao alternativna bazna ulja. Glavna upotreba maziva je smanjenje trenja i habanja od mehaničkog kontakta, kao i smanjenje gubitka trenja i energije. Zbog toga se maziva široko koriste u motornim vozilima, kao i u industrijskim mašinama.
Antioksidativne supstance kao što su aminski i fenolni primarni antioksidanti, prirodne kiseline, peroksidni dekompozitori i pirazini produžavaju životni ciklus maziva povećanjem oksidativne otpornosti. Na taj način je bazno ulje zaštićeno od degradacije toplote, jer se termooksidativno razlaganje javlja u redukovanom i odloženom obliku.
Lubrikantni tipovi
Tečna maziva: Tečna maziva se obično zasnivaju na jednoj vrsti baznog ulja. Ovom baznom ulju često se dodaju supstance kako bi se poboljšala funkcionalnost i performanse. Tipični aditivi uključuju vodu, mineralno ulje, lanolin, biljno ili prirodno ulje, nano-aditive itd.
Većina maziva su tečnosti i mogu se klasifikovati prema poreklu u dve grupe:
- Mineralna ulja: Mineralna ulja podmazuju ulja rafinisana iz sirove nafte.
- Sintetička ulja su ulja za podmazivanje koja se proizvode pomoću jedinjenja koja su veštački modifikovana ili sintetizovana iz modifikovane nafte.
Podmazivanje masti To je čvrsto ili polučvrsto mazivo koje se sastoji od tečnog maziva, koje se zgušnjava raspršivanjem sredstava za zgušnjavanje u njega. Da bi se proizvela mast za podmazivanje, ulja za podmazivanje se koriste kao bazna ulja i glavni su sastojak. Mast za podmazivanje sadrži oko 70% do 80% ulja za podmazivanje.
Penetrirajuće lubrikanti i Suha lubrikanta Postoje i drugi tipovi, koji se uglavnom primjenjuju za niše aplikacije.
Nano-aditivi, kao što je gore navedeno, mogu se uspješno miješati u maziva pomoću ultrazvučnih disperzera.
Književnost/reference
- 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 Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija u industrijske veličine.