Smøremidler med nanopartikelforbedrede funktioner

Smøreolier kan have stor gavn af nano-additiver, som hjælper med at reducere friktion og slid. Det er dog afgørende, at nanoadditiver såsom nanopartikler, grafenmonolag eller kerneskal-nanosfærer er ensartet og enkeltdispergeret i smøremidlet. Ultralydsdispersion har vist sig at være pålidelig og effektiv blandingsmetode, der giver homogen nanopartikelfordeling og forhindrer aggregering.

Hvordan spredes nano-additiver i smørevæsker? – Med ultralyd!

Brug af nano-additiver i smøremidler betragtes som en af de mest effektive metoder til at forbedre tribologiske egenskaber, hvilket reducerer friktion og slid. En sådan tribologiske forbedring forbedrer i høj grad energibesparelse, emissionsreduktion og reducerer derved miljøpåvirkningen.
Udfordringen ved nanoforbedrede smøremidler ligger i blandingen: Nanomaterialer som nanopartikler eller krystallinsk nanocellulose kræver fokuserede blandere med høj forskydning, der spreder og udrunder nanomaterialerne ensartet i enkelte partikler. Oprettelse af unikke energitætte felter, ultralydbehandling ved hjælp af ultralydsonder med høj effekt har vist sig at være overlegen i nanomaterialebehandling og er derved den etablerede metode til nanodispersioner.
Molseh et al. (2009) viste, at dispersionsstabiliteten af tre forskellige nanopartikler (molybdændisulfid (MoS2), wolframdisulfid (WS2) og sekskantet bornitrid (hBN)) i CIMFLO 20 med ultralydsbehandling var bedre end ved mekanisk rystning og omrøring. Da ultralydskavitation skaber unikke energitætte forhold, udmærker sonde-type ultralydbehandling konventionelle dispersionsteknikker i effektivitet og effektivitet.
Nanopartiklers egenskaber som størrelse, form og koncentration påvirker deres tribologiske egenskaber. Mens den ideelle nanostørrelse varierer i afhængighed af materialet, viser de fleste nanopartikler de højeste funktionaliteter i intervallet ti til hundrede nanometer. Ideel koncentration af nano-additiver i smøreolie er for det meste mellem 0,1-5,0% .
Oxidnanopartikler såsom Al2O3, CuO eller ZnO bruges i vid udstrækning som nanopartikler, der forbedrer smøremidlernes tribologiske ydeevne. Andre tilsætningsstoffer omfatter askefrie tilsætningsstoffer, ioniske væsker, boratestere, uorganiske nanomaterialer, kulstofafledte nanostrukturer som kulstofnanorør (CNT'er), grafit og grafen. Specifikke tilsætningsstoffer bruges til at forbedre specifikke egenskaber ved smøreolier. For eksempel indeholder slidforebyggende smøremidler tilsætningsstoffer med ekstremt tryk såsom molybdændisulfid, grafit, svovlholdige olefiner og dialkyldithiocarbamatkomplekser eller antislidadditiver såsom triarylphosphater og zinkdialkyldithiophosphat.
Ultralydssonde-type homogenisatorer er pålidelige blandere og bruges til formulering af højtydende smøremidler. Kendt som overlegen, når det kommer til fremstilling af suspensioner i nanostørrelse, er sonikering yderst effektiv til industriel fremstilling af smøreolier.

Ultralydsdispersion af aluminiumoxid (Al2O3) resulterer i en betydelig reduktion af partikelstørrelse og ensartet dispersion.

Fremstilling af smøremidler med nanoadditiver

Til produktion af nanoforstærkede smøreolier er passende nanomateriale og en kraftfuld, effektiv dispersionsteknik afgørende. Uden pålidelig og langsigtet stabil nanodispersion kan der ikke fremstilles et højtydende smøremiddel.
Ultralydsblanding og dispergering er en etableret metode til fremstilling af højtydende smøremidler. Smøremidlernes baseolie er forstærket med additiver som nanomaterialer, polymerer, korrosionshæmmere, antioxidanter og andre fine aggregater. Ultralydsforskydningskræfter er meget effektive til at give en meget fin partikelstørrelsesfordeling. Ultralydskræfter (sonomekaniske) er i stand til at fræse selv primære partikler og anvendes til at funktionalisere partikler, så de resulterende nanopartikler tilbyder overlegne egenskaber (f.eks. overflademodifikation, kerneskal-NP'er, doterede NP'er).
Ultralydsblandere med høj forskydning kan i høj grad hjælpe med at fremstille højtydende smøremidler effektivt!

Nye nano-additiver i smøreolier

Nye additiver i nanostørrelse udvikles for yderligere at forbedre funktionaliteten og ydeevnen af smøreolier og fedtstoffer. For eksempel er cellulose-nanokrystaller (CNC'er) forsket og testet til formulering af grønne smøremidler. Zakani et al. (2022) viste, at – I sammenligning med ikke-sonikerede smøreopdræng – Sonikerede CNC-smøremidler kunne reducere COF (friktionskoefficient) og slid med henholdsvis næsten 25 og 30%. Resultaterne af denne undersøgelse tyder på, at ultralydbehandling kan forbedre smøreydelsen af CNC-vandige suspensioner betydeligt.

Højtydende ultralydsdispergeringsmidler til fremstilling af smøremidler

Når nano-additiver anvendes i industrielle fremstillingsprocesser såsom produktion af smøreolier, er det afgørende, at tørre pulvere (dvs. nanomaterialer) blandes homogent til en flydende fase (smøreolie). Nanopartikeldispersion kræver en pålidelig og effektiv blandingsteknik, som anvender nok energi til at nedbryde agglomerater for at frigøre kvaliteterne af nanopartikler. Ultralydapparater er velkendte som kraftfulde og pålidelige dispergeringsmidler, der derfor bruges til at deagglomerere og distribuere forskellige materialer såsom aluminiumoxid, nanorør, grafen, mineraler og mange andre materialer homogent i en flydende fase såsom mineralske, syntetiske eller vegetabilske olier. Hielscher Ultrasonics designer, fremstiller og distribuerer højtydende ultralydsdispergeringsmidler til enhver form for homogeniserings- og deagglomereringsapplikationer.
Kontakt os nu for at lære mere om ultralydsdispersion af nano-additiver i smøremidler!

Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater: