નેનોકણોથી સુધારેલી કાર્યક્ષમ વિશેષતાઓ ધરાવતા સ્નેહકો
સ્નેહક તેલોને નેનો-ઉમેરણોથી ઘણો લાભ થઈ શકે છે, કારણ કે તે ઘર્ષણ અને ઘસારો ઘટાડવામાં મદદ કરે છે. જોકે, નેનોકણો, ગ્રાફીનના એકલ સ્તરો અથવા કોર-શેલ નેનોગોળાઓ જેવા નેનો-ઉમેરણો સ્નેહકમાં એકસરખી રીતે અને અલગ-અલગ કણો તરીકે વિક્ષેપિત થયેલા હોય તે અત્યંત જરૂરી છે. અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપન એક વિશ્વસનીય અને કાર્યક્ષમ મિશ્રણ પદ્ધતિ તરીકે પુરવાર થયું છે, જે નેનોકણોનું સમાન વિતરણ કરે છે અને તેમનું એકત્રીકરણ અટકાવે છે.
સ્નેહક પ્રવાહીઓમાં નેનો-ઉમેરણોનું વિક્ષેપન કેવી રીતે કરવું? – અલ્ટ્રાસોનિક્સ વડે!
સ્નેહકોમાં નેનો-ઉમેરણોનો ઉપયોગ કરવો એ ઘર્ષણ અને ઘસારો ઘટાડતાં ટ્રાઇબોલોજીકલ લક્ષણોને સુધારવાની સૌથી અસરકારક પદ્ધતિઓ પૈકીની એક ગણાય છે. આવો ટ્રાઇબોલોજીકલ સુધારો ઊર્જાની બચત અને ઉત્સર્જનમાં ઘટાડાને મોટા પ્રમાણમાં વધારે છે, જેથી પર્યાવરણીય અસર ઓછી થાય છે.
નેનોથી સુધારેલા સ્નેહકોમાં પડકાર મિશ્રણનો છે: નેનોકણો અથવા સ્ફટિકીય નેનો સેલ્યુલોઝ જેવા નેનોમટિરિયલ્સ માટે કેન્દ્રિત ઉચ્ચ કર્તન બળ આપતા મિક્સરો જરૂરી છે, જે નેનોમટિરિયલ્સની ગૂંચ ઉકેલીને તેમને અલગ-અલગ કણો તરીકે એકસરખી રીતે વિક્ષેપિત કરે છે. ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રોબનો ઉપયોગ કરતી અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા અનન્ય ઊર્જા-સઘન ક્ષેત્રો સર્જે છે અને નેનોમટિરિયલ્સની પ્રક્રિયામાં શ્રેષ્ઠ પુરવાર થઈ છે; તેથી તે નેનો-વિક્ષેપનો માટે સ્થાપિત પદ્ધતિ છે.
Molseh et al. (2009) એ દર્શાવ્યું હતું કે CIMFLO 20 માં ત્રણ અલગ-અલગ નેનોકણો (મોલિબ્ડેનમ ડાઇસલ્ફાઇડ (MoS2), ટંગસ્ટન ડાઇસલ્ફાઇડ (WS2) અને ષટ્કોણીય બોરોન નાઇટ્રાઇડ (hBN)) ની વિક્ષેપન સ્થિરતા અલ્ટ્રાસોનિક ઉપચારથી યાંત્રિક રીતે હલાવવા અને ઢોળવા કરતાં વધુ સારી હતી. અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન અનન્ય ઊર્જા-સઘન પરિસ્થિતિઓ સર્જતું હોવાથી, પ્રોબ-પ્રકારની અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા અસરકારકતા અને કાર્યક્ષમતામાં પરંપરાગત વિક્ષેપન તકનીકો કરતાં ચડિયાતી છે.
નેનોકણોનાં કદ, આકાર અને સાંદ્રતા જેવાં લક્ષણો તેમના ટ્રાઇબોલોજીકલ ગુણધર્મોને પ્રભાવિત કરે છે. આદર્શ નેનો-કદ સામગ્રી પ્રમાણે બદલાય છે, પરંતુ મોટાભાગના નેનોકણો દસથી સો નેનોમીટરની શ્રેણીમાં સર્વોચ્ચ કાર્યક્ષમ વિશેષતાઓ દર્શાવે છે. સ્નેહક તેલમાં નેનો-ઉમેરણોની આદર્શ સાંદ્રતા મોટેભાગે 0.1–5.0% ની વચ્ચે હોય છે.
Al2O3, CuO અથવા ZnO જેવા ઑક્સાઇડ નેનોકણોનો સ્નેહકોની ટ્રાઇબોલોજીકલ કામગીરી સુધારતા નેનોકણો તરીકે વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે. અન્ય ઉમેરણોમાં રાખરહિત ઉમેરણો, આયનિક પ્રવાહીઓ, બોરેટ એસ્ટરો, અકાર્બનિક નેનોમટિરિયલ્સ, કાર્બન નેનોટ્યુબ્સ (CNTs), ગ્રેફાઇટ અને ગ્રાફીન જેવી કાર્બનમાંથી મેળવેલી નેનોરચનાઓનો સમાવેશ થાય છે. સ્નેહક તેલોના ચોક્કસ ગુણધર્મો સુધારવા માટે ચોક્કસ ઉમેરણોનો ઉપયોગ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઘસારો અટકાવતા સ્નેહકોમાં મોલિબ્ડેનમ ડાઇસલ્ફાઇડ, ગ્રેફાઇટ, સલ્ફરયુક્ત ઓલેફિન્સ અને ડાઇઆલ્કાઇલડાઇથાયોકાર્બામેટ સંકીર્ણો જેવા અતિઉચ્ચ દબાણ માટેનાં ઉમેરણો અથવા ટ્રાઇએરાઇલફોસ્ફેટ્સ અને ઝિંક ડાઇઆલ્કાઇલડાઇથાયોફોસ્ફેટ જેવા ઘસારારોધક ઉમેરણો હોય છે.
અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ-પ્રકારના હોમોજેનાઇઝરો વિશ્વસનીય મિક્સરો છે અને ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા સ્નેહકોનાં ફોર્મ્યુલેશન તૈયાર કરવા માટે વપરાય છે. નેનો-કદનાં નિલંબનો તૈયાર કરવામાં શ્રેષ્ઠ તરીકે જાણીતી સોનિકેશન પ્રક્રિયા સ્નેહક તેલોના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન માટે અત્યંત કાર્યક્ષમ છે.
નેનો-સ્નેહકોના ઉત્પાદન માટેના અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપકો વિશે વધુ વાંચો!
- સુધારેલી ટ્રાઇબોલોજીકલ કામગીરી
- નેનો-ઉમેરણોનો એકસરખો સમાવેશ
- વનસ્પતિ તેલ આધારિત સ્નેહકો
- ટ્રાઇબોફિલ્મની તૈયારી
- ધાતુની ચાદરોને આકાર આપવા માટેનાં પ્રવાહીઓ
- સુધારેલી શીતલન અસરકારકતા માટેનાં નેનોપ્રવાહીઓ
- જલીય અથવા તેલ આધારિત સ્નેહકમાં આયનિક પ્રવાહીઓ
- બ્રોચિંગ માટેનાં પ્રવાહીઓ
એલ્યુમિનિયમ ઑક્સાઇડ (Al2O3) ના અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપનથી કણોના કદમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે અને એકસરખું વિક્ષેપન પ્રાપ્ત થાય છે.
નેનો-ઉમેરણો ધરાવતા સ્નેહકોનું ઉત્પાદન
નેનોસામગ્રીથી પ્રબલિત સ્નેહક તેલના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય નેનોસામગ્રી અને શક્તિશાળી, કાર્યક્ષમ વિક્ષેપન તકનીક અત્યંત જરૂરી છે. વિશ્વસનીય અને લાંબા ગાળા સુધી સ્થિર રહેતા નેનોવિક્ષેપન વિના ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળું સ્નેહક બનાવી શકાતું નથી.
અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ અને વિક્ષેપન એ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળાં સ્નેહકોના ઉત્પાદન માટેની સ્થાપિત પદ્ધતિ છે. સ્નેહકોના આધાર તેલને નેનોસામગ્રી, પોલિમર, કાટ અવરોધકો, પ્રતિઑક્સિડન્ટો અને અન્ય સૂક્ષ્મ સમુચ્ચયો જેવા ઉમેરણોથી પ્રબલિત કરવામાં આવે છે. અત્યંત સૂક્ષ્મ કણકદ વિતરણ મેળવવામાં અલ્ટ્રાસોનિક કર્તન બળો અત્યંત કાર્યક્ષમ હોય છે. અલ્ટ્રાસોનિક (ધ્વનિ-યાંત્રિક) બળો પ્રાથમિક કણોને પણ પીસવામાં સક્ષમ હોય છે અને કણોને કાર્યાત્મક બનાવવા માટે વપરાય છે, જેથી પરિણામી નેનોકણો શ્રેષ્ઠ લાક્ષણિકતાઓ પ્રદાન કરે છે (દા.ત. સપાટીમાં ફેરફાર, કોર-શેલ નેનોકણો, ડોપ કરેલા નેનોકણો).
અલ્ટ્રાસોનિક ઉચ્ચ-કર્તન મિક્સરો ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળાં સ્નેહકોનું કાર્યક્ષમ રીતે ઉત્પાદન કરવામાં ઘણી મદદ કરી શકે છે!
અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપન પછી ઝિંક ડાયઆલ્કાઇલડાયથાયોફોસ્ફેટ (ZDDP) અને સપાટીમાં ફેરફાર કરેલા PTFE નેનોકણો (PHGM) ધરાવતું તેલનું મિશ્રણ.
(અભ્યાસ અને ચિત્ર: Sharma et al., 2017)
સ્નેહક તેલમાં નવતર નેનો-ઉમેરણો
સ્નેહક તેલ અને ગ્રીસની કાર્યાત્મક ક્ષમતાઓ અને કાર્યપ્રદર્શન વધુ સુધારવા માટે નવતર નેનોકદનાં ઉમેરણો વિકસાવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, પર્યાવરણને અનુકૂળ સ્નેહકોના સંયોજન માટે સેલ્યુલોઝ નેનોસ્ફટિકો (CNCs) પર સંશોધન અને પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. Zakani et al. (2022) એ દર્શાવ્યું કે – સોનિકેશન ન કરેલા સ્નેહક નિલંબનોની સરખામણીમાં – સોનિકેશન કરેલા CNC સ્નેહકો COF (ઘર્ષણ ગુણાંક) અને ઘસારાને અનુક્રમે લગભગ 25 અને 30% જેટલા ઘટાડી શકતા હતા. આ અભ્યાસનાં પરિણામો સૂચવે છે કે અલ્ટ્રાસોનિકેશન પ્રક્રિયા CNC જલીય નિલંબનોના સ્નેહન કાર્યપ્રદર્શનમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે.
સ્નેહક ઉત્પાદન માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળાં અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપકો
જ્યારે સ્નેહક તેલના ઉત્પાદન જેવી ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં નેનો-ઉમેરણોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે સૂકા પાઉડરોને (એટલે કે નેનોસામગ્રીને) પ્રવાહી પ્રાવસ્થામાં (સ્નેહક તેલમાં) સમાનરૂપે ભેળવવા અત્યંત જરૂરી છે. નેનોકણોના વિક્ષેપન માટે વિશ્વસનીય અને અસરકારક મિશ્રણ તકનીક જરૂરી છે, જે નેનોકદના કણોના ગુણધર્મોને પ્રગટ કરવા માટે કણોના ઝુંડને તોડવા પૂરતી ઊર્જા લાગુ કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેટરો શક્તિશાળી અને વિશ્વસનીય વિક્ષેપકો તરીકે જાણીતા છે, તેથી એલ્યુમિનિયમ ઑક્સાઇડ, નેનોટ્યૂબ, ગ્રાફીન, ખનિજો અને બીજી ઘણી સામગ્રીઓના ઝુંડને તોડવા તથા તેમને ખનિજ, કૃત્રિમ અથવા વનસ્પતિ તેલ જેવી પ્રવાહી પ્રાવસ્થામાં સમાનરૂપે વિતરિત કરવા માટે વપરાય છે. Hielscher Ultrasonics કોઈપણ પ્રકારના સમાનાંગીકરણ અને કણોના ઝુંડને તોડવાના ઉપયોગો માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળાં અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપકોની રચના, ઉત્પાદન અને વિતરણ કરે છે.
સ્નેહકોમાં નેનો-ઉમેરણોના અલ્ટ્રાસોનિક વિક્ષેપન વિશે વધુ જાણવા માટે હમણાં જ અમારો સંપર્ક કરો!
નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની અંદાજિત પ્રક્રિયા ક્ષમતાનો ખ્યાલ આપે છે:
| બૅચનું કદ | પ્રવાહ દર | ભલામણ કરેલાં ઉપકરણો |
|---|---|---|
| 1 થી 500mL | 10 થી 200mL/min | UP100H |
| 10 થી 2000mL | 20 થી 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 થી 20L | 0.2 થી 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 થી 100L | 2 થી 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 થી 150L | 3 થી 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 થી 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | વધુ | સમૂહમાં ગોઠવેલાં UIP16000 |
અમારો સંપર્ક કરો! / અમને પૂછો!
જાણવા યોગ્ય તથ્યો
સ્નેહકો શું છે?
સ્નેહકો અથવા સ્નેહક તેલોનો મુખ્ય ઉપયોગ યાંત્રિક સંપર્કથી થતા ઘર્ષણ અને ઘસારા તેમજ ગરમીને ઘટાડવાનો છે. તેમના ઉપયોગ અને સંઘટનના આધારે સ્નેહકોને એન્જિન તેલો, ટ્રાન્સમિશન પ્રવાહીઓ, હાઇડ્રોલિક પ્રવાહીઓ, ગિયર તેલો અને ઔદ્યોગિક સ્નેહકોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
તેથી, મોટર વાહનો તેમજ ઔદ્યોગિક યંત્રોમાં સ્નેહકોનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે. સારું સ્નેહન પૂરું પાડવા માટે, સ્નેહક તેલોમાં સામાન્ય રીતે 90% આધાર તેલ (મોટે ભાગે પેટ્રોલિયમના અંશો, એટલે કે ખનિજ તેલો) અને 10% કરતાં ઓછાં ઉમેરણો હોય છે. જ્યારે ખનિજ તેલોનો ઉપયોગ ટાળવામાં આવે છે, ત્યારે વનસ્પતિ તેલો અથવા હાઇડ્રોજનીકૃત પોલિઓલેફિન્સ, એસ્ટર્સ, સિલિકોન્સ, ફ્લોરોકાર્બન્સ અને અન્ય ઘણાં કૃત્રિમ પ્રવાહીઓનો વૈકલ્પિક આધાર તેલો તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે. સ્નેહકોનો મુખ્ય ઉપયોગ યાંત્રિક સંપર્કથી થતા ઘર્ષણ અને ઘસારાને ઘટાડવાનો તેમજ ઘર્ષણજન્ય ગરમી અને ઊર્જાના નુકસાનને ઓછું કરવાનો છે. તેથી, મોટર વાહનો તેમજ ઔદ્યોગિક યંત્રોમાં સ્નેહકોનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે.
એમાઇનવર્ગીય અને ફિનોલિક પ્રાથમિક પ્રતિઑક્સિડન્ટ્સ, કુદરતી અમ્લો, પેરોક્સાઇડ વિઘટકો અને પાયરાઝીન્સ જેવા પ્રતિઑક્સિડન પદાર્થો ઑક્સિડેશન સામેનો પ્રતિકાર વધારીને સ્નેહકોનું આયુષ્ય લંબાવે છે. આથી ઉષ્મા-ઑક્સિડેટિવ વિઘટન ઓછા પ્રમાણમાં અને વિલંબથી થતું હોવાથી આધાર તેલ ઉષ્માજન્ય વિઘટન સામે સુરક્ષિત રહે છે.
સ્નેહકોના પ્રકારો
પ્રવાહી સ્નેહકો: પ્રવાહી સ્નેહકો સામાન્ય રીતે એક પ્રકારના આધાર તેલ પર આધારિત હોય છે. કાર્યક્ષમતા અને કામગીરી સુધારવા માટે આ આધાર તેલમાં ઘણી વાર અન્ય પદાર્થો ઉમેરવામાં આવે છે. સામાન્ય ઉમેરણોમાં, ઉદાહરણ તરીકે, પાણી, ખનિજ તેલ, લેનોલિન, વનસ્પતિ અથવા કુદરતી તેલ, નેનો-ઉમેરણો વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.
મોટા ભાગના સ્નેહકો પ્રવાહી હોય છે અને તેમના ઉદ્ભવના આધારે તેમને બે જૂથોમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે:
- ખનિજ તેલો: ખનિજ તેલો એ કાચા તેલમાંથી શુદ્ધીકરણ દ્વારા મેળવેલાં સ્નેહક તેલો છે.
- કૃત્રિમ તેલો: કૃત્રિમ તેલો એ કૃત્રિમ રીતે સંશોધિત કરાયેલાં અથવા સંશોધિત પેટ્રોલિયમમાંથી સંશ્લેષિત કરાયેલાં સંયોજનોનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવતાં સ્નેહક તેલો છે.
સ્નેહક ગ્રીસ એ ઘન અથવા અર્ધઘન સ્નેહક છે, જેમાં પ્રવાહી સ્નેહક હોય છે અને તેમાં ઘટ્ટ બનાવનારા પદાર્થો વિખેરીને તેને ઘટ્ટ બનાવવામાં આવે છે. સ્નેહક ગ્રીસના ઉત્પાદન માટે સ્નેહક તેલોનો આધાર તેલો તરીકે ઉપયોગ થાય છે અને તે મુખ્ય ઘટક હોય છે. સ્નેહક ગ્રીસમાં આશરે 70% થી 80% સ્નેહક તેલ હોય છે.
અંદર સુધી પ્રવેશતા સ્નેહકો અને શુષ્ક સ્નેહકો અન્ય પ્રકારો છે, જેનો ઉપયોગ મોટે ભાગે વિશિષ્ટ ઉપયોગક્ષેત્રોમાં થાય છે.
જૈવસ્નેહકો મુખ્યત્વે આધાર પ્રવાહી અથવા સમગ્ર પર્યાવરણીય ગુણધર્મોને સૂચવે છે; તેનો અર્થ આવશ્યકપણે એવો નથી કે દરેક ઉમેરણ જૈવિક સ્ત્રોતમાંથી મેળવેલું હોય. જૈવસ્નેહકો સામાન્ય રીતે વનસ્પતિ તેલો, કૃત્રિમ એસ્ટર્સ, વનસ્પતિમાંથી મેળવેલાં તેલો અથવા અન્ય નવીનીકરણીય/જૈવવિઘટનક્ષમ આધાર સામગ્રીઓ પર આધારિત હોય છે. જોકે, પરંપરાગત સ્નેહકોની જેમ, તેમને પણ ઘસારા સામેનું રક્ષણ, ઑક્સિડેશન સ્થિરતા, કાટ સામેનું રક્ષણ, શ્યાનતાનું વર્તન અને ભારવહન ક્ષમતા સુધારવા માટે ઘણી વાર કાર્યાત્મક ઉમેરણોની જરૂર પડે છે. આનો અર્થ એ છે કે જૈવસ્નેહકોની વ્યાપક વ્યાખ્યા દરેક ઉમેરણ જૈવિક હોવાની આવશ્યકતાને બદલે નવીનીકરણીય ઉદ્ભવ, જૈવવિઘટનક્ષમતા, ઓછી વિષાક્તતા અને પર્યાવરણીય કામગીરીના આધારે કરવામાં આવે છે.
જૈવસ્નેહકોનાં ફોર્મ્યુલેશનો માટે સોનિકેશન વિશે વધુ વાંચો!
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- 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 Ultrasonics પ્રયોગશાળાથી લઈને ઔદ્યોગિક કદ સુધીના ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝરોનું ઉત્પાદન કરે છે.




