Lubricants با عملکرد نانوذره بهبود یافته
روغن های روغن کاری می توانند تا حد زیادی از نانو افزودنی ها بهره مند شوند که به کاهش اصطکاک و سایش کمک می کند. با این حال بسیار مهم است، که نانو افزودنی ها مانند نانوذرات، مونولاایرهای گرافن یا نانوکره های هسته پوسته به طور یکنواخت و تک پراکنده در گران قیمت هستند. پراکنده شدن مافوق صوت به عنوان روش مخلوط کردن قابل اعتماد و کارآمد، ارائه توزیع نانوذرات همگن و جلوگیری از جماعت ثابت شده است.
چگونه نانو افزودنی ها را در مایعات روان کننده پراکنده کنیم؟ – با مافوق صوت!
استفاده از نانو افزودنی ها در روان کننده ها به عنوان یکی از موثرترین روش ها برای بهبود ویژگی های قبیله ای کاهش اصطکاک و سایش در نظر گرفته می شود. چنین بهبود قبیله ای تا حد زیادی افزایش حفاظت از انرژی, کاهش انتشار, در نتیجه کاهش اثرات زیست محیطی.
چالش لوبریکانت های بهبود یافته نانو در مخلوط کردن نهفته است: نانومواد مانند نانوذرات یا نانو سلولز کریستالی نیاز به میکسرهای متمرکز با برشی بالا دارند که نانومواد را به طور یکنواخت به ذرات واحد پراکنده و disentangle می کنند. ایجاد میدان های انرژی متراکم منحصر به فرد، امواج فراصوت با استفاده از پروب سونوگرافی با قدرت بالا برتری در پردازش نانوماترال ثابت شده است و در نتیجه روش ایجاد شده برای نانو پراکنده است.
مولسه و همکاران (2009) نشان داد که پایداری پراکنده شدن سه نانوذرات مختلف (مولیبدن دی اکسید (MoS2)، تنگستن دی اکسید (WS2)، و نیترید بور شش ضلعی (hBN)) در CIMFLO 20 با درمان مافوق صوت بهتر از آن با تکان دادن مکانیکی و هم زدن بود. به عنوان حفره مافوق صوت ایجاد شرایط منحصر به فرد انرژی متراکم, پروب نوع فراصوت برتری تکنیک های پراکنده معمولی در اثربخشی و بهره وری.
ویژگی های نانوذرات مانند اندازه، شکل، و غلظت بر خواص سه گانه آن ها تأثیرگذار است. در حالی که اندازه نانو ایده آل در وابستگی مواد متفاوت است، بیشتر نانوذرات بیشترین قابلیت ها را در محدوده ده تا صد نانومتر نشان می دهند. غلظت ایده آل نانو افزودنی ها در روغن لوب بیشتر بین ۰٫۱–۵٫۰٪ است.
نانوذرات اکسیدی مانند Al2O3، CuO یا ZnO به طور گسترده ای به عنوان نانوذرات بهبود عملکرد تریبولوژیکی لوبریکانت ها استفاده می شوند. از دیگر افزودنی ها می توان به افزودنی های بدون خاکستر، مایعات یونی، استرها بورات، نانومواد غیرارگانیک، نانوساختارهای مشتق از کربن مانند نانولوله های کربنی (CNTs)، گرافیت و گرافن اشاره کرد. افزودنی های خاص به منظور بهبود خواص خاص روغن های لوب استفاده می شود. به عنوان مثال، گریس کننده های پیشگیرانه پوشیدن حاوی افزودنی های فشار شدید مانند دی سولفید مولیبدن، گرافیت، اولفین های گوگرددار و مجتمع های دیال کیلدی تیوکاربامات یا افزودنی های ضد لباس مانند تری آریل فسفات ها و دیال کیل دی تی ویوفسفات روی هستند.
هموژنایزرهای نوع پروب مافوق صوت میکسرهای قابل اعتمادی هستند و برای فرمولاسیون گرانب های با کارایی بالا مورد استفاده قرار می گیرند. مشهور به عنوان برتر زمانی که آن را به آماده سازی تعلیق به اندازه نانو می آید, فراصوت بسیار کارآمد برای تولید صنعتی روغن لوب.
سیستم مخلوط کردن مافوق صوت صنعتی برای پراکنده شدن توان بالا از نانوذرات را به روغن های روان کننده.
- بهبود عملکرد قبیله ای
- ترکیب یکنواخت نانو افزودنی
- روغن گیاهی مبتنی بر روغن
- آماده سازی تریبوفیلم
- ورق فلز تشکیل مایعات
- نانوفلوئیدها برای بهبود اثربخشی خنک کننده
- مایعات یونی در لوب آبی یا مبتنی بر نفت
- مایعات براخ
پراکنده شدن مافوق صوت اکسید آلومینیوم (Al2O3) منجر به کاهش اندازه ذرات قابل توجهی و پراکنده یکنواخت می شود.
ساخت مواد لوبريکن با نانو افزودنی ها
برای تولید روغن های روان کننده تقویت شده با نانو، نانو ماده کافی و یک تکنیک پراکنده قدرتمند و کارآمد بسیار مهم است. بدون نانوپراش پایدار قابل اعتماد و بلند مدت، نمی توان یک لوبریکانت با کارایی بالا ساخت.
مخلوط کردن و پراکنده شدن مافوق صوت یک روش تثبیت شده برای تولید پرکاری با کارایی بالا است. روغن پایه روغن های روغنی با مواد افزودنی مانند نانومواد، پلیمرها، مهارکننده های خوردگی، آنتی اکسیدان ها و سایر سنگدانه های ریز تقویت می شود. نیروهای مافوق صوت در ارائه توزیع اندازه ذرات بسیار خوب بسیار کارآمد هستند. نیروهای مافوق صوت (سونومکانیکی) قادر به آسیاب کردن حتی ذرات اولیه هستند و برای عملکرد ذرات اعمال می شوند، به طوری که نانوذرات حاصل ویژگی های برتر (مانند اصلاح سطح، NPs هسته پوسته، NPs doped) را ارائه می دهند.
میکسر مافوق صوت بالا برچی می تواند تا حد زیادی کمک به تولید پر کارایی lubricants کارآمد!
مخلوط روغن با دیال کیلدی تیوف فسفات روی (ZDDP) و نانوذرات PTFE اصلاح شده سطح (PHGM) پس از پراکنده شدن مافوق صوت.
(مطالعه و تصویر: شارما و همکاران، ۱۳۹۶)
نانو افزودنی های نوين در روغن های روان کننده
افزودنی های جدید به اندازه نانو برای بهبود بیشتر قابلیت ها و عملکرد روغن های روغن کاری و گریس توسعه یافته است. به عنوان مثال، نانو کریستال های سلولز (CNCs) تحقیقات و آزمایش برای فرمولاسیون گریس کننده های سبز هستند. زاکانی و همکارانش (۲۰۲۲) نشان دادند که – در مقایسه با تعلیق های روان کننده فراصوت نشده – لوبريکانت های CNC فراصوت شده می توانستند COF (ضریب اصطکاک) را کاهش دهند و به ترتیب تقريبا 25 و 30 درصد بپوشند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که پردازش فراصوت می تواند عملکرد روغن کاری تعلیق آبی CNC را به طور قابل توجهی بهبود بخشد.
با کارایی بالا پراکنده مافوق صوت برای تولید Lubricant
هنگامی که از نانو افزودنی ها در فرایندهای تولید صنعتی مانند تولید روغن های روان کننده استفاده می شود، بسیار مهم است که پودرهای خشک (به عنوان یکی از مواد نانو) به طور همگن به یک فاز مایع (روغن لوب) مخلوط شوند. پراکنده شدن نانو ذرات نیاز به یک تکنیک اختلاط قابل اعتماد و مؤثر دارد که انرژی کافی را برای شکستن آگلومراها به منظور رها کردن ویژگی های ذرات در مقیاس نانو اعمال می کند. امواج فراصوت به خوبی به عنوان پراکنده کننده قدرتمند و قابل اعتماد شناخته شده است، بنابراین برای deagglomerate و توزیع مواد مختلف مانند اکسید آلومینیوم، نانولوله ها، گرافن، مواد معدنی و بسیاری از مواد دیگر به طور همگن به یک فاز مایع مانند مواد معدنی، مصنوعی یا روغن های گیاهی استفاده می شود. Hielscher Ultrasonics طرح ، تولید و توزیع با عملکرد بالا پخش مافوق صوت برای هر نوع همگن سازی و deagglomeration برنامه های کاربردی.
تماس با ما در حال حاضر برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد پراکنده مافوق صوت از مواد افزودنی نانو در lubricants!
جدول زیر به شما می دهد که نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی ultrasonicators ما:
| دسته ای دوره | نرخ جریان | دستگاه های توصیه شده |
|---|---|---|
| 1 تا 500ML | 10 تا پوست 200ml / دقیقه | UP100H |
| 10 به 2000mL | 20 تا 400ML / دقیقه | UP200Ht، UP400St |
| 00.1 به 20L | 00.2 به 4L / دقیقه | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L / دقیقه | UIP4000hdT |
| 15 تا 150L | 3 تا 15L/min | UIP6000hdT |
| خب | 10 تا 100L / min و | UIP16000 |
| خب | بزرگتر | خوشه UIP16000 |
تماس با ما! / از ما بپرسید!
Hielscher مافوق صوت تولید هموژنایزر مافوق صوت با عملکرد بالا برای مخلوط کردن برنامه های کاربردی، پراکنده، تقلید و استخراج در آزمایشگاه، خلبان و مقیاس صنعتی است.
نانولوبریکن های PTFE پس از 7 روز آماده سازی (A: روغن پایه، ب: PTFE نانولوبریکن با فراصوت 1 ساعت، ج: نانولوبریکن PTFE با 30 دقیقه فراصوت).
(مطالعه و تصویر: © کومار و همکاران، ۲۰۱۳)
اثر امواج فراصوت بر پایداری پراکنده Al2O3 در lubricants.
(مطالعه و گرافیک: © شریف و همکاران، ۱۳۹۶)
آمار ارزشمند دانستن
لوبريکانت ها چي هستن؟
استفاده اصلی از روغن های روغنی یا روغن های لوب، کاهش اصطکاک و سایش از تماس مکانیکی و همچنین گرما است. بسته به استفاده و ترکیب آنها، روان کننده ها به روغن های موتور، مایعات انتقال، مایعات هیدرولیک، روغن دنده، و روان کننده های صنعتی تقسیم می شوند.
بنابراین در وسایل نقلیه موتوری و همچنین در ماشین آلات صنعتی از گریس ها به طور گسترده استفاده می شود. برای ارائه روغن کاری خوب، روغن های روغن کاری به طور معمول حاوی 90٪ روغن پایه (عمدتا کسر نفت، به عنوان یکی از روغن های معدنی) و کمتر از 10٪ مواد افزودنی. هنگامی که از روغن های معدنی اجتناب می شود، روغن های گیاهی یا مایعات مصنوعی مانند پلی اولفین های هیدروژنه، استرها، سیلیکون ها، فلوروکربن ها و بسیاری دیگر می توانند به عنوان روغن های پایه جایگزین استفاده کنند. استفاده اصلی از روغن کاران کاهش اصطکاک و سایش از تماس مکانیکی و همچنین کاهش گرمای اصطکاکی و تلفات انرژی است. بنابراین در وسایل نقلیه موتوری و همچنین در ماشین آلات صنعتی از گریس ها به طور گسترده استفاده می شود.
مواد آنتی اکسیدانی مانند آنتی اکسیدان های اولیه آمینیک آنفنولیک، اسیدهای طبیعی، تجزیه کننده های پراکسید و پیرازین ها چرخه عمر چرب کننده ها را با افزایش مقاومت اکسیداتیو گسترش می دهند. در نتیجه روغن پایه در برابر تخریب گرما محافظت می شود چرا که شکست ترمو اکسیدی به صورت کاهش یافته و تاخیری رخ می دهد.
انواع لوبریکانت
گران کننده های مایع: روغن های مایع عموماً بر اساس یک نوع روغن پایه هستند. به این روغن پایه اغلب مواد ofter به منظور بهبود عملکرد و عملکرد اضافه شده است. افزودنی های معمولی شامل آب، روغن معدنی، لانولین، سبزیجات یا روغن طبیعی، نانو افزودنی ها و غیره هستند.
اکثریت گران کننده ها مایعات هستند، و ممکن است بر اساس خاستگاه آن ها به دو گروه طبقه بندی شوند:
- روغن های معدنی: روغن های معدنی روغن های روان کننده تصفیه شده از نفت خام هستند.
- روغن های مصنوعی: روغن های مصنوعی روغن های روان کننده ای هستند که با استفاده از ترکیباتی تولید می شوند که به طور مصنوعی اصلاح شده یا سنتز شده از نفت اصلاح شده هستند.
گریس روان کننده یک نرم کننده جامد یا نیمه جامد است که در یک لوبریکن مایع تشکیل شده است، که با پراکنده کردن عوامل ضخیم کننده به آن ضخیم می شود. به منظور تولید گریس روغن کاری، روغن های روان کننده به عنوان روغن های پایه استفاده می شوند و ماده اصلی هستند. روغن روغن کاری حاوی حدود ۷۰٪ تا ۸۰٪ روغن روان کننده است.
گران کننده های نافذ . لوبریکانت های خشک انواع بیشتری هستند، که بیشتر برای کاربردهای طاقچه اعمال می شوند.
نانو افزودنی ها به عنوان مثال ذکر شده در بالا را می توان با موفقیت به lubricants با استفاده از پراکنده مافوق صوت مخلوط.
ادبیات/منابع
- 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 تولید هموژنیزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.