Λιπαντικά με βελτιωμένες λειτουργίες νανοσωματιδίων
Τα λιπαντικά έλαια μπορούν να επωφεληθούν σε μεγάλο βαθμό από τα νανο-πρόσθετα, τα οποία συμβάλλουν στη μείωση της τριβής και της φθοράς. Ωστόσο, είναι ζωτικής σημασίας τα νανο-πρόσθετα όπως τα νανοσωματίδια, οι μονοστιβάδες γραφενίου ή τα νανοσφαιρίδια του κελύφους του πυρήνα να διασκορπίζονται ομοιόμορφα και μονοδιασπαρμένα στο λιπαντικό. Υπερήχων διασπορά έχει αποδειχθεί ως αξιόπιστη και αποτελεσματική μέθοδος ανάμειξης, παρέχοντας ομοιογενή κατανομή νανοσωματιδίων και την πρόληψη της συσσωμάτωσης.
Πώς να διασκορπίσετε νανο-πρόσθετα σε λιπαντικά υγρά; – Με υπερήχους!
Η χρήση νανο-προσθέτων στα λιπαντικά θεωρείται ως μία από τις πιο αποτελεσματικές μεθόδους για τη βελτίωση των τριβολογικών χαρακτηριστικών, μειώνοντας την τριβή και τη φθορά. Αυτή η τριβολογική βελτίωση ενισχύει σημαντικά την εξοικονόμηση ενέργειας, τη μείωση των εκπομπών, μειώνοντας έτσι τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
Η πρόκληση των νανο-βελτιωμένων λιπαντικών έγκειται στην ανάμειξη: Τα νανοϋλικά, όπως τα νανοσωματίδια ή η κρυσταλλική νανοκυτταρίνη, απαιτούν εστιασμένους αναμικτήρες υψηλής διάτμησης που διασκορπίζουν και αποσυνδέουν τα νανοϋλικά ομοιόμορφα σε μεμονωμένα σωματίδια. Δημιουργώντας μοναδικά ενεργειακά πυκνά πεδία, υπερήχους χρησιμοποιώντας ανιχνευτές υπερήχων υψηλής ισχύος έχει αποδειχθεί ανωτερότητα στην επεξεργασία νανοϋλικών και είναι έτσι η καθιερωμένη μέθοδος για νανο-διασπορές.
Οι Molseh et al. (2009) έδειξαν ότι η σταθερότητα διασποράς τριών διαφορετικών νανοσωματιδίων (δισουλφίδιο μολυβδαινίου (MoS2), δισουλφίδιο βολφραμίου (WS2) και εξαγωνικό νιτρίδιο του βορίου (hBN)) στο CIMFLO 20 με υπερηχητική θεραπεία ήταν καλύτερη από εκείνη με μηχανική ανακίνηση και ανάδευση. Καθώς η υπερηχητική σπηλαίωση δημιουργεί μοναδικές ενεργειακά πυκνές συνθήκες, υπερήχους τύπου καθετήρα υπερέχει των συμβατικών τεχνικών διασποράς στην αποτελεσματικότητα και την αποδοτικότητα.
Τα χαρακτηριστικά των νανοσωματιδίων όπως το μέγεθος, το σχήμα και η συγκέντρωση επηρεάζουν τις τριβολογικές τους ιδιότητες. Ενώ το ιδανικό νανο-μέγεθος ποικίλλει ανάλογα με την εξάρτηση από το υλικό, τα περισσότερα νανοσωματίδια παρουσιάζουν υψηλότερες λειτουργίες στην περιοχή από δέκα έως εκατό νανόμετρα. Η ιδανική συγκέντρωση νανο-προσθέτων στο λιπαντικό έλαιο είναι ως επί το πλείστον μεταξύ 0,1-5,0%.
Τα νανοσωματίδια οξειδίων όπως τα Al2O3, CuO ή ZnO χρησιμοποιούνται ευρέως ως νανοσωματίδια βελτιώνοντας την τριβολογική απόδοση των λιπαντικών. Άλλα πρόσθετα περιλαμβάνουν πρόσθετα χωρίς τέφρα, ιοντικά υγρά, βορικούς εστέρες, ανόργανα νανοϋλικά, νανοδομές που προέρχονται από άνθρακα, όπως νανοσωλήνες άνθρακα (CNT), γραφίτη και γραφένιο. Ειδικά πρόσθετα χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση συγκεκριμένων ιδιοτήτων των λιπαντικών ελαίων. Για παράδειγμα, τα λιπαντικά πρόληψης φθοράς περιέχουν πρόσθετα υψηλής πίεσης όπως δισουλφίδιο μολυβδαινίου, γραφίτη, θειωμένες ολεφίνες και σύμπλοκα διαλκυλοδιθειοκαρβαμιδικού ή πρόσθετα κατά της φθοράς όπως τριαρυλοφωσφορικά και διαλκυλοδιθειοφωσφορικό ψευδάργυρο.
Οι ομογενοποιητές τύπου καθετήρα υπερήχων είναι αξιόπιστοι αναμικτήρες και χρησιμοποιούνται για τη διαμόρφωση λιπαντικών υψηλής απόδοσης. Γνωστή ως ανώτερη όταν πρόκειται για την παρασκευή εναιωρημάτων νανο-μεγέθους, υπερήχηση είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική για τη βιομηχανική κατασκευή λιπαντικών ελαίων.
- βελτιωμένη τριβολογική απόδοση
- ομοιόμορφη ενσωμάτωση νανοπροσθέτων
- λιπαντικά με βάση φυτικά έλαια
- Προετοιμασία τριβοφίλμ
- υγρά σχηματισμού λαμαρίνας
- νανοφλουίδια για βελτιωμένη απόδοση ψύξης
- ιοντικά υγρά σε υδατικό λιπαντικό ή λιπαντικό με βάση το πετρέλαιο
- υγρά διάνοιξης

Υπερήχων διασπορά του οξειδίου του αργιλίου (Al2O3) οδηγεί σε σημαντική μείωση του μεγέθους των σωματιδίων και ομοιόμορφη διασπορά.
Παραγωγή λιπαντικών με νανο-πρόσθετα
Για την παραγωγή νανοενισχυμένων λιπαντικών ελαίων, τα επαρκή νανοϋλικά και μια ισχυρή, αποτελεσματική τεχνική διασποράς είναι ζωτικής σημασίας. Χωρίς αξιόπιστη και μακροπρόθεσμη σταθερή νανοδιασπορά, δεν μπορεί να κατασκευαστεί λιπαντικό υψηλής απόδοσης.
Υπερήχων ανάμειξη και διασπορά είναι μια καθιερωμένη μέθοδος για την παραγωγή λιπαντικών υψηλής απόδοσης. Το βασικό έλαιο των λιπαντικών ενισχύεται με πρόσθετα όπως νανοϋλικά, πολυμερή, αναστολείς διάβρωσης, αντιοξειδωτικά και άλλα λεπτά αδρανή. Υπερήχων δυνάμεις διάτμησης είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική στην παροχή μιας πολύ λεπτής κατανομής μεγέθους σωματιδίων. Οι υπερηχητικές (ηχηρές) δυνάμεις είναι ικανές να αλέθουν ακόμη και πρωτογενή σωματίδια και εφαρμόζονται για τη λειτουργικότητα σωματιδίων, έτσι ώστε τα προκύπτοντα νανοσωματίδια να προσφέρουν ανώτερα χαρακτηριστικά (π.χ. τροποποίηση επιφάνειας, NPs πυρήνα-κελύφους, ντοπαρισμένα NPs).
Υπερήχων υψηλής διάτμησης μίξερ μπορεί να βοηθήσει σημαντικά στην κατασκευή λιπαντικών υψηλής απόδοσης αποτελεσματικά!

Μείγμα ελαίου με διαλκυλοδιθειοφωσφορικό ψευδάργυρο (ZDDP) και επιφανειακά τροποποιημένα νανοσωματίδια PTFE (PHGM) μετά από υπερηχητική διασπορά.
(Μελέτη και εικόνα: Sharma et al., 2017)
Νέα νανο-πρόσθετα σε λιπαντικά έλαια
Νέα πρόσθετα νανομεγέθους αναπτύσσονται για την περαιτέρω βελτίωση των λειτουργιών και της απόδοσης των λιπαντικών ελαίων και γράσων. Για παράδειγμα, οι νανοκρύσταλλοι κυτταρίνης (CNC) είναι έρευνες και δοκιμασμένοι για τη σύνθεση πράσινων λιπαντικών. Οι Zakani et al. (2022) απέδειξαν ότι – σε σύγκριση με μη ηχητικά λιπαντικά εναιωρήματα – Τα λιπαντικά CNC με υπερήχους θα μπορούσαν να μειώσουν το COF (συντελεστής τριβής) και τη φθορά κατά σχεδόν 25 και 30% αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης δείχνουν ότι η επεξεργασία υπερήχων μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση λίπανσης των υδατικών εναιωρημάτων CNC.
Υψηλής απόδοσης υπερήχων διασκορπιστές για την κατασκευή λιπαντικών
Όταν χρησιμοποιούνται νανοπρόσθετα σε διαδικασίες βιομηχανικής παραγωγής, όπως η παραγωγή λιπαντικών ελαίων, είναι ζωτικής σημασίας οι ξηρές σκόνες (δηλαδή τα νανοϋλικά) να αναμειγνύονται ομοιογενώς σε υγρή φάση (λιπαντικό έλαιο). Η διασπορά νανοσωματιδίων απαιτεί μια αξιόπιστη και αποτελεσματική τεχνική ανάμειξης, η οποία εφαρμόζει αρκετή ενέργεια για να σπάσει τα συσσωματώματα προκειμένου να απελευθερώσει τις ιδιότητες των σωματιδίων νανοκλίμακας. Οι υπερήχων είναι γνωστοί ως ισχυροί και αξιόπιστοι διασκορπιστές, επομένως χρησιμοποιούνται για την αποσυσσωμάτωση και τη διανομή διαφόρων υλικών όπως οξείδιο του αργιλίου, νανοσωλήνες, γραφένιο, ορυκτά και πολλά άλλα υλικά ομοιογενώς σε υγρή φάση όπως ορυκτά, συνθετικά ή φυτικά έλαια. Hielscher Υπέρηχοι σχεδιάζει, κατασκευάζει και διανέμει υψηλής απόδοσης υπερήχων διασκορπιστές για κάθε είδους εφαρμογές ομογενοποίησης και αποσυσσωμάτωσης.
Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την υπερηχητική διασπορά νανο-προσθέτων σε λιπαντικά!
Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη της κατά προσέγγιση ικανότητας επεξεργασίας των υπερήχων μας:
Όγκος παρτίδας | Ροή | Προτεινόμενες συσκευές |
---|---|---|
1 έως 500mL | 10 έως 200mL/min | UP100Η |
10 έως 2000mL | 20 έως 400mL / λεπτό | UP200Ht, UP400St |
0.1 έως 20L | 0.2 έως 4L/min | UIP2000hdT |
10 έως 100L | 2 έως 10L / λεπτό | UIP4000hdT |
15 έως 150L | 3 έως 15L / λεπτό | UIP6000hdT |
μ.δ. | 10 έως 100L / λεπτό | UIP16000 |
μ.δ. | μεγαλύτερου | σύμπλεγμα UIP16000 |
Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!
Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζετε
Τι είναι τα λιπαντικά;
Η κύρια χρήση λιπαντικών ή λιπαντικών ελαίων είναι η μείωση της τριβής και της φθοράς από τη μηχανική επαφή καθώς και από τη θερμότητα. Ανάλογα με τη χρήση και τη σύνθεσή τους, τα λιπαντικά χωρίζονται σε λάδια κινητήρα, υγρά κιβωτίου ταχυτήτων, υδραυλικά υγρά, βαλβολίνες και βιομηχανικά λιπαντικά.
Ως εκ τούτου, τα λιπαντικά χρησιμοποιούνται ευρέως σε μηχανοκίνητα οχήματα καθώς και σε βιομηχανικά μηχανήματα. Για να παρέχουν καλή λίπανση, τα λιπαντικά έλαια περιέχουν συνήθως 90% βασικό έλαιο (κυρίως κλάσματα πετρελαίου, δηλαδή ορυκτέλαια) και λιγότερο από 10% πρόσθετα. Όταν αποφεύγονται τα ορυκτέλαια, φυτικά έλαια ή συνθετικά υγρά όπως υδρογονωμένες πολυολεφίνες, εστέρες, σιλικόνες, φθοράνθρακες και πολλά άλλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εναλλακτικά βασικά έλαια. Η κύρια χρήση των λιπαντικών είναι η μείωση της τριβής και της φθοράς από τη μηχανική επαφή καθώς και η μείωση των απωλειών θερμότητας και ενέργειας λόγω τριβής. Ως εκ τούτου, τα λιπαντικά χρησιμοποιούνται ευρέως σε μηχανοκίνητα οχήματα καθώς και σε βιομηχανικά μηχανήματα.
Οι αντιοξειδωτικές ουσίες όπως τα αμινογενή και φαινολικά πρωτογενή αντιοξειδωτικά, τα φυσικά οξέα, οι αποσυνθέτες υπεροξειδίων και οι πυραζίνες επεκτείνουν τον κύκλο ζωής των λιπαντικών αυξάνοντας την οξειδωτική αντίσταση. Με αυτόν τον τρόπο το βασικό έλαιο προστατεύεται από την υποβάθμιση της θερμότητας καθώς η θερμο-οξειδωτική διάσπαση συμβαίνει σε μειωμένη και καθυστερημένη μορφή.
Τύποι λιπαντικών
Υγρά λιπαντικά: Τα υγρά λιπαντικά βασίζονται γενικά σε έναν τύπο βασικού ελαίου. Σε αυτό το βασικό λάδι προστίθενται συχνά ουσίες για τη βελτίωση της λειτουργικότητας και της απόδοσης. Τυπικά πρόσθετα περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, νερό, ορυκτέλαιο, λανολίνη, φυτικά ή φυσικά έλαια, νανο-πρόσθετα κ.λπ.
Η πλειοψηφία των λιπαντικών είναι υγρά και μπορούν να ταξινομηθούν ανάλογα με την προέλευσή τους σε δύο ομάδες:
- Ορυκτέλαια: Τα ορυκτέλαια είναι λιπαντικά έλαια εξευγενισμένα από αργό πετρέλαιο.
- Συνθετικά έλαια: Τα συνθετικά έλαια είναι λιπαντικά έλαια που κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας ενώσεις που τροποποιούνται τεχνητά ή συντίθενται από τροποποιημένο πετρέλαιο.
Λιπαντικό γράσο είναι στερεό ή ημιστερεό λιπαντικό που αποτελείται από υγρό λιπαντικό, το οποίο πυκνώνεται με διασπορά πηκτικών παραγόντων σε αυτό. Για την παραγωγή γράσου λίπανσης, τα λιπαντικά έλαια χρησιμοποιούνται ως βασικά έλαια και αποτελούν το κύριο συστατικό. Το γράσο λίπανσης περιέχει περίπου 70% έως 80% λιπαντικό λάδι.
Διεισδυτικά λιπαντικά και ξηρά λιπαντικά είναι περαιτέρω τύποι, οι οποίοι εφαρμόζονται κυρίως για εξειδικευμένες εφαρμογές.
Βιβλιογραφία / Αναφορές
- 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 Υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από εργαστήριο προς βιομηχανικό μέγεθος.