Lubrifiants dotés de fonctionnalités améliorées par des nanoparticules

Les huiles lubrifiantes peuvent grandement bénéficier des nano-additifs, qui contribuent à réduire la friction et l'usure. Il est toutefois essentiel que les nano-additifs tels que les nanoparticules, les monocouches de graphène ou les nanosphères à noyau et enveloppe soient dispersés de manière uniforme et unique dans le lubrifiant. La dispersion par ultrasons s'est avérée être une méthode de mélange fiable et efficace, assurant une distribution homogène des nanoparticules et empêchant leur agrégation.

Comment disperser les nanoadditifs dans les fluides lubrifiants ? – Avec les ultrasons !

L'utilisation de nano-additifs dans les lubrifiants est considérée comme l'une des méthodes les plus efficaces pour améliorer les caractéristiques tribologiques en réduisant la friction et l'usure. Cette amélioration tribologique permet de réaliser des économies d'énergie, de réduire les émissions et, par conséquent, de diminuer l'impact environnemental.
Le défi des lubrifiants nano-améliorés réside dans le mélange : Les nanomatériaux tels que les nanoparticules ou la nanocellulose cristalline nécessitent des mélangeurs focalisés à fort cisaillement qui dispersent et démêlent les nanomatériaux de manière uniforme en particules individuelles. Créant des champs énergétiques denses uniques, l'ultrasonication à l'aide de sondes ultrasonores de haute puissance a prouvé sa supériorité dans le traitement des nanomatériaux et est donc la méthode établie pour les nano-dispersions.
Le disperseur à ultrasons peut être utilisé en mode batch et en flux continu pour mélanger les nanocharges dans les varis.Molseh et al. (2009) ont montré que la stabilité de la dispersion de trois nanoparticules différentes (disulfure de molybdène (MoS2), disulfure de tungstène (WS2) et nitrure de bore hexagonal (hBN)) dans du CIMFLO 20 avec un traitement par ultrasons était meilleure que celle obtenue avec une agitation mécanique. Comme la cavitation ultrasonique crée des conditions uniques de densité énergétique, l'ultrasonication par sonde surpasse les techniques de dispersion conventionnelles en termes d'efficacité et d'efficience.
Les caractéristiques des nanoparticules, telles que leur taille, leur forme et leur concentration, influencent leurs propriétés tribologiques. Alors que la taille idéale des nanoparticules varie en fonction du matériau, la plupart des nanoparticules présentent leurs fonctionnalités les plus élevées dans la gamme des dix à cent nanomètres. La concentration idéale de nano-additifs dans l'huile de graissage se situe généralement entre 0,1 et 5 %.
Les nanoparticules d'oxyde telles que Al2O3, CuO ou ZnO sont largement utilisées comme nanoparticules améliorant les performances tribologiques des lubrifiants. Les autres additifs comprennent les additifs sans cendres, les liquides ioniques, les esters borates, les nanomatériaux inorganiques, les nanostructures dérivées du carbone comme les nanotubes de carbone (CNT), le graphite et le graphène. Des additifs spécifiques sont utilisés afin d'améliorer des propriétés particulières des huiles lubrifiantes. Par exemple, les lubrifiants anti-usure contiennent des additifs extrême-pression tels que le bisulfure de molybdène, le graphite, les oléfines sulfurées et les complexes dialkyldithiocarbamate ou des additifs anti-usure tels que les triarylphosphates et le dialkyldithiophosphate de zinc.
Les homogénéisateurs à sonde ultrasonique sont des mélangeurs fiables et sont utilisés pour la formulation de lubrifiants de haute performance. Réputée supérieure pour la préparation de suspensions de taille nanométrique, la sonication est très efficace pour la fabrication industrielle d'huiles lubrifiantes.

Demande d'information





Les ultrasons à haute performance sont des systèmes de mélange en ligne fiables et très efficaces pour la production de nano-lubrifiants.

Système industriel de mélange par ultrasons pour la dispersion à haut débit de nanoparticules dans des huiles lubrifiantes.

La vidéo montre le mélange et la dispersion par ultrasons de graphite dans 250mL de résine époxy (Toolcraft L), à l'aide d'un homogénéisateur à ultrasons (UP400St, Hielscher Ultrasonics). Hielscher Ultrasonics fabrique des équipements pour disperser le graphite, le graphène, les nanotubes de carbone, les nanofils ou les charges en laboratoire ou dans des processus de production à haut volume. Les applications typiques sont la dispersion de nanomatériaux et de micro-matériaux pendant le processus de fonctionnalisation ou la dispersion dans des résines ou des polymères.

Mélangez la résine époxy et la charge de graphite à l'aide de l'homogénéisateur à ultrasons UP400St (400 watts).

Fabrication de lubrifiants par ultrasons

  • amélioration des performances tribologiques
  • incorporation uniforme de nano-additifs
  • lubrifiants à base d'huile végétale
  • préparation du tribofilm
  • fluides de formage de la tôle
  • nanofluides pour une meilleure efficacité de refroidissement
  • liquides ioniques dans des lubrifiants aqueux ou à base d'huile
  • fluides de brochage
L'oxyde d'aluminium est dispersé dans les lubrifiants par ultrasonication.

La dispersion par ultrasons de l'oxyde d'aluminium (Al2O3) entraîne une réduction significative de la taille des particules et une dispersion uniforme.

Fabrication de lubrifiants avec des nano-additifs

Pour la production d'huiles lubrifiantes nano-renforcées, un nanomatériau adéquat et une technique de dispersion puissante et efficace sont essentiels. Sans une nano-dispersion fiable et stable à long terme, il est impossible de fabriquer un lubrifiant de haute performance.
Le mélange et la dispersion par ultrasons sont une méthode établie pour la production de lubrifiants de haute performance. L'huile de base des lubrifiants est renforcée par des additifs tels que des nanomatériaux, des polymères, des inhibiteurs de corrosion, des antioxydants et d'autres agrégats fins. Les forces de cisaillement ultrasoniques sont très efficaces pour obtenir une distribution granulométrique très fine. Les forces ultrasoniques (sonomécaniques) sont capables de broyer même les particules primaires et sont appliquées pour fonctionnaliser les particules, de sorte que les nanoparticules résultantes offrent des caractéristiques supérieures (par exemple, modification de la surface, NPs à cœur-coquille, NPs dopées).
Les mélangeurs ultrasoniques à haut cisaillement peuvent grandement contribuer à la fabrication efficace de lubrifiants de haute performance !

La dispersion par ultrasons est très efficace pour la distribution de nano-additifs tels que les nanoparticules, les agents anticorrosion et les additifs de protection anti-usure dans les huiles lubrifiantes.

Mélange d'huile avec dialkyldithiophosphate de zinc (ZDDP) et nanoparticules de PTFE modifiées en surface (PHGM) après dispersion ultrasonique.
(Étude et image : Sharma et al., 2017)

Demande d'information





Nouveaux nanoadditifs dans les huiles lubrifiantes

De nouveaux additifs de taille nanométrique sont développés pour améliorer les fonctionnalités et les performances des huiles et des graisses lubrifiantes. Par exemple, les nanocristaux de cellulose (CNC) font l'objet de recherches et de tests pour la formulation de lubrifiants verts. Zakani et al. (2022) ont démontré que – en comparaison avec les suspensions lubrifiantes non assonées – Les lubrifiants CNC sonicatés ont pu diminuer le COF (coefficient de friction) et l'usure de près de 25 et 30% respectivement. Les résultats de cette étude suggèrent que le traitement par ultrasons peut améliorer de manière significative les performances de lubrification des suspensions aqueuses de CNC.

Disperseurs ultrasoniques à haute performance pour la fabrication de lubrifiants

Lorsque des nano-additifs sont utilisés dans des procédés de fabrication industriels tels que la production d'huiles lubrifiantes, il est crucial que les poudres sèches (c'est-à-dire les nanomatériaux) soient mélangées de manière homogène à une phase liquide (huile lubrifiante). La dispersion des nanoparticules nécessite une technique de mélange fiable et efficace, qui applique suffisamment d'énergie pour briser les agglomérats afin de libérer les qualités des particules à l'échelle nanométrique. Les ultrasons sont bien connus comme des disperseurs puissants et fiables, donc utilisés pour désagglomérer et distribuer de manière homogène divers matériaux tels que l'oxyde d'aluminium, les nanotubes, le graphène, les minéraux et bien d'autres matériaux dans une phase liquide telle que les huiles minérales, synthétiques ou végétales. Hielscher Ultrasonics conçoit, fabrique et distribue des disperseurs à ultrasons de haute performance pour tout type d'application d'homogénéisation et de désagglomération.
Contactez-nous dès maintenant pour en savoir plus sur la dispersion par ultrasons de nano-additifs dans les lubrifiants !

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasonicators:

lot Volume Débit Appareils recommandés
1 à 500 ml 10 à 200 ml / min UP100H
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000hdT
15 à 150L 3 à 15L/min UIP6000hdT
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000

Contactez nous! / Demandez nous!

Demander plus d'informations

Veuillez utiliser le formulaire ci-dessous pour demander des informations supplémentaires sur les processeurs à ultrasons, les applications et le prix. Nous serons heureux de discuter avec vous de votre processus et de vous proposer un système à ultrasons répondant à vos besoins !









Veuillez prendre note de notre Politique de confidentialité.


Les homogénéisateurs ultrasoniques à haut cisaillement sont utilisés en laboratoire, sur table, dans le cadre de projets pilotes et dans l'industrie.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs ultrasoniques à haute performance pour des applications de mélange, de dispersion, d'émulsification et d'extraction à l'échelle du laboratoire, du pilote et de l'industrie.



Le nanolubrifiant PTFE dispersé par ultrasons présente une bonne stabilité après le traitement par sonication.

Nanolubrifiants à base de PTFE après 7 jours de préparation (A : huile de base, B : nanolubrifiant à base de PTFE avec 1 h d'ultrasonication, C : nanolubrifiant à base de PTFE avec 30 min. d'ultrasonication).
(Étude et photo : © Kumar et al., 2013)

L'ultrasonication produit des nanoparticules d'aluminium uniformément réparties et très stables dans les huiles lubrifiantes.

Effet de l'ultrasonication sur la stabilité de la dispersion de Al2O3 dans les lubrifiants.
(Étude et graphique : © Sharif et al., 2017)

Qu'il faut savoir

Que sont les lubrifiants ?

L'utilisation principale des lubrifiants ou des huiles lubrifiantes est de réduire la friction et l'usure dues au contact mécanique ainsi qu'à la chaleur. En fonction de leur utilisation et de leur composition, les lubrifiants sont divisés en huiles moteur, fluides de transmission, fluides hydrauliques, huiles pour engrenages et lubrifiants industriels.
Les lubrifiants sont donc largement utilisés dans les véhicules à moteur ainsi que dans les machines industrielles. Pour assurer une bonne lubrification, les huiles lubrifiantes contiennent généralement 90% d'huile de base (principalement des fractions de pétrole, c'est-à-dire des huiles minérales) et moins de 10% d'additifs. Lorsque les huiles minérales sont évitées, des huiles végétales ou des liquides synthétiques tels que des polyoléfines hydrogénées, des esters, des silicones, des fluorocarbones et bien d'autres peuvent être utilisés comme huiles de base alternatives. La principale utilisation des lubrifiants est de réduire la friction et l'usure dues au contact mécanique, ainsi que de diminuer la chaleur de friction et les pertes d'énergie. Les lubrifiants sont donc largement utilisés dans les véhicules à moteur ainsi que dans les machines industrielles.
Les substances antioxydantes telles que les antioxydants primaires aminiques et phénoliques, les acides naturels, les décomposeurs de peroxyde et les pyrazines prolongent le cycle de vie des lubrifiants en augmentant leur résistance à l'oxydation. L'huile de base est ainsi protégée contre la dégradation par la chaleur, car la dégradation thermo-oxydative se produit sous une forme réduite et retardée.

Types de lubrifiants

Lubrifiants liquides : Les lubrifiants liquides sont généralement basés sur un type d'huile de base. À cette huile de base, on ajoute souvent d'autres substances afin d'améliorer la fonctionnalité et les performances. Les additifs typiques comprennent par exemple l'eau, l'huile minérale, la lanoline, les huiles végétales ou naturelles, les nano-additifs, etc.
La majorité des lubrifiants sont des liquides, et ils peuvent être classés en deux groupes en fonction de leur origine :

  1. Huiles minérales : Les huiles minérales sont des huiles lubrifiantes raffinées à partir du pétrole brut.
  2. Huiles synthétiques : Les huiles synthétiques sont des huiles lubrifiantes fabriquées à partir de composés modifiés artificiellement ou synthétisés à partir de pétrole modifié.

Graisse de lubrification est un lubrifiant solide ou semi-solide qui consiste en un lubrifiant liquide, épaissi par la dispersion d'agents épaississants dans celui-ci. Pour produire une graisse de lubrification, des huiles lubrifiantes sont utilisées comme huiles de base et constituent le principal ingrédient. La graisse de lubrification contient environ 70 à 80 % d'huile de lubrification.

Lubrifiants pénétrants et lubrifiants secs sont d'autres types, qui sont surtout utilisés pour des applications de niche.

De nombreux types de nanoparticules ont été incorporés avec succès dans des lubrifiants à l'aide de disperseurs à ultrasons.

Les nano-additifs énumérés à titre d'exemple ci-dessus peuvent être mélangés avec succès dans les lubrifiants en utilisant des disperseurs à ultrasons.


 

Littérature / Références


Des ultrasons de haute performance ! La gamme de produits Hielscher couvre l'ensemble du spectre, depuis les ultrasons compacts de laboratoire jusqu'aux systèmes ultrasoniques industriels complets, en passant par les unités de paillasse.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons de haute performance à partir d'une technologie de pointe. laboratoires à taille industrielle.