नैनोपार्टिकल-बेहतर कार्यक्षमताओं के साथ स्नेहक
चिकनाई वाले तेल नैनो-एडिटिव्स से बहुत लाभ उठा सकते हैं, जो घर्षण और पहनने को कम करने में मदद करते हैं। हालांकि यह महत्वपूर्ण है, कि नैनो-एडिटिव्स जैसे नैनोकण, ग्राफीन मोनोलेयर्स या कोर-शेल नैनोस्फीयर स्नेहक में समान रूप से और एकल-बिखरे हुए हैं। अल्ट्रासोनिक फैलाव विश्वसनीय और कुशल मिश्रण विधि के रूप में साबित हुआ है, जो सजातीय नैनोपार्टिकल वितरण प्रदान करता है और एकत्रीकरण को रोकता है।
चिकनाई तरल पदार्थ में नैनो-एडिटिव्स को कैसे फैलाएं? – अल्ट्रासोनिक्स के साथ!
स्नेहक में नैनो-एडिटिव्स का उपयोग करना ट्राइबोलॉजिकल विशेषताओं में सुधार करने, घर्षण और पहनने को कम करने के लिए सबसे प्रभावी तरीकों में से एक माना जाता है। इस तरह के ट्राइबोलॉजिकल सुधार ऊर्जा संरक्षण, उत्सर्जन में कमी को बहुत बढ़ाते हैं, जिससे पर्यावरणीय प्रभाव कम होता है।
नैनो-बेहतर स्नेहक की चुनौती मिश्रण में निहित है: नैनोकणों या क्रिस्टलीय नैनो सेलूलोज़ जैसे नैनोमैटेरियल्स को केंद्रित उच्च-कतरनी मिक्सर की आवश्यकता होती है जो नैनो-सामग्री को समान रूप से एकल कणों में फैलाते हैं और अलग करते हैं। अद्वितीय ऊर्जा-घने क्षेत्रों का निर्माण, उच्च शक्ति अल्ट्रासाउंड जांच का उपयोग करके अल्ट्रासोनिकेशन नैनोमटेरियल प्रसंस्करण में श्रेष्ठता साबित हुई है और इस तरह नैनो-फैलाव के लिए स्थापित विधि है।
मोल्सेह एट अल (2009) ने दिखाया कि अल्ट्रासोनिक उपचार के साथ CIMFLO 20 में तीन अलग-अलग नैनोकणों (मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड (MoS2), टंगस्टन डाइसल्फ़ाइड (WS2), और हेक्सागोनल बोरॉन नाइट्राइड (hBN)) की फैलाव स्थिरता यांत्रिक झटकों और सरगर्मी के साथ बेहतर थी। चूंकि अल्ट्रासोनिक कैविटेशन अद्वितीय ऊर्जा-घने की स्थिति बनाता है, प्रोब-प्रकार अल्ट्रासोनिकेशन प्रभावशीलता और दक्षता में पारंपरिक फैलाव तकनीकों को उत्कृष्टता प्रदान करता है।
नैनोकणों की विशेषताएं जैसे आकार, आकार और एकाग्रता उनके ट्राइबोलॉजिकल गुणों को प्रभावित कर रही हैं। जबकि आदर्श नैनो-आकार सामग्री की निर्भरता में भिन्न होता है, अधिकांश नैनोकण दस से सौ नैनोमीटर की सीमा में उच्चतम कार्यक्षमता दिखाते हैं। चिकनाई तेल में नैनो-एडिटिव्स की आदर्श सांद्रता ज्यादातर 0.1-5.0% के बीच होती है।
ऑक्साइड नैनोकणों जैसे Al2O3, CuO या ZnO का व्यापक रूप से नैनोकणों के रूप में उपयोग किया जाता है जो स्नेहक के ट्राइबोलॉजिकल प्रदर्शन में सुधार करते हैं। अन्य योजक में राख रहित योजक, आयनिक तरल पदार्थ, बोरेट एस्टर, अकार्बनिक नैनोमटेरियल्स, कार्बन नैनोट्यूब (सीएनटी), ग्रेफाइट और ग्राफीन जैसे कार्बन-व्युत्पन्न नैनोस्ट्रक्चर शामिल हैं। चिकनाई तेलों के विशिष्ट गुणों को बेहतर बनाने के लिए विशिष्ट योजक का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, निवारक स्नेहक पहनने में अत्यधिक दबाव योजक होते हैं जैसे मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड, ग्रेफाइट, सल्फरयुक्त ओलेफिन और डायलकाइल्डिथियोकार्बामेट कॉम्प्लेक्स या एंटीवियर एडिटिव्स जैसे ट्राइरिलफॉस्फेट और जिंक डायलकाइल्डिथियोफॉस्फेट।
अल्ट्रासोनिक जांच-प्रकार के होमोजेनाइज़र विश्वसनीय मिक्सर हैं और उच्च प्रदर्शन स्नेहक के निर्माण के लिए उपयोग किए जाते हैं। जब नैनो-आकार के निलंबन की तैयारी की बात आती है तो बेहतर के रूप में प्रसिद्ध, चिकनाई तेलों के औद्योगिक निर्माण के लिए सोनिकेशन अत्यधिक कुशल है।
Read more about ultrasonic dispersers for nano-lubricant production!
चिकनाई वाले तेलों में नैनोकणों के उच्च-थ्रूपुट फैलाव के लिए औद्योगिक अल्ट्रासोनिक मिश्रण प्रणाली।
- बेहतर ट्राइबोलॉजिकल प्रदर्शन
- वर्दी नैनो-योजक निगमन
- सब्जी-तेल आधारित स्नेहक
- ट्राइबोफिल्म की तैयारी
- शीट धातु बनाने वाले तरल पदार्थ
- बेहतर शीतलन प्रभावकारिता के लिए नैनोफ्लुइड्स
- जलीय या तेल आधारित चिकनाई में आयनिक तरल पदार्थ
- ब्रोचिंग तरल पदार्थ
एल्यूमीनियम ऑक्साइड (Al2O3) के अल्ट्रासोनिक फैलाव के परिणामस्वरूप एक महत्वपूर्ण कण आकार में कमी और समान फैलाव होता है।
नैनो-एडिटिव्स के साथ स्नेहक का विनिर्माण
नैनो-प्रबलित स्नेहन तेलों के उत्पादन के लिए, पर्याप्त नैनो-सामग्री और एक शक्तिशाली, कुशल फैलाव तकनीक महत्वपूर्ण है। विश्वसनीय और दीर्घकालिक स्थिर नैनो-फैलाव के बिना, उच्च प्रदर्शन स्नेहक का निर्माण नहीं किया जा सकता है।
अल्ट्रासोनिक मिश्रण और फैलाव उच्च प्रदर्शन स्नेहक के उत्पादन के लिए एक स्थापित विधि है। स्नेहक के आधार तेल को नैनोमटेरियल्स, पॉलिमर, संक्षारण अवरोधक, एंटीऑक्सिडेंट और अन्य ठीक समुच्चय जैसे योजक के साथ प्रबलित किया जाता है। अल्ट्रासोनिक कतरनी बलों एक बहुत ठीक कण आकार वितरण प्रदान करने में अत्यधिक कुशल हैं। अल्ट्रासोनिक (सोनोमैकेनिकल) बल प्राथमिक कणों को भी मिल करने में सक्षम हैं और कणों को कार्यात्मक बनाने के लिए लागू होते हैं, ताकि परिणामस्वरूप नैनोकण बेहतर विशेषताओं (जैसे सतह संशोधन, कोर-शेल एनपी, डोप्ड एनपी) प्रदान करें।
अल्ट्रासोनिक उच्च कतरनी मिक्सर कुशलतापूर्वक उच्च प्रदर्शन स्नेहक बनाने में बहुत मदद कर सकते हैं!
अल्ट्रासोनिक फैलाव के बाद जस्ता डायलकाइल्डिथियोफॉस्फेट (जेडडीडीपी) और सतह संशोधित पीटीएफई नैनोकणों (पीएचजीएम) के साथ तेल मिश्रण।
(अध्ययन और चित्र: शर्मा एट अल।
चिकनाई तेलों में उपन्यास नैनो-एडिटिव्स
उपन्यास नैनो आकार के एडिटिव्स को चिकनाई वाले तेलों और ग्रीस की कार्यक्षमता और प्रदर्शन में और सुधार करने के लिए विकसित किया गया है। उदाहरण के लिए, सेलूलोज़ नैनो-क्रिस्टल (सीएनसी) हरे स्नेहक के निर्माण के लिए शोध और परीक्षण किए जाते हैं। ज़कानी एवं अन्य (2022) ने प्रदर्शित किया कि – unsonicated चिकनाई निलंबन की तुलना में – सोनिकेटेड सीएनसी स्नेहक सीओएफ (घर्षण गुणांक) को कम कर सकते हैं और क्रमशः लगभग 25 और 30% पहन सकते हैं। इस अध्ययन के परिणाम बताते हैं कि अल्ट्रासोनिकेशन प्रसंस्करण सीएनसी जलीय निलंबन के स्नेहन प्रदर्शन में काफी सुधार कर सकता है।
स्नेहक विनिर्माण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक फैलाव
जब नैनो-एडिटिव्स का उपयोग औद्योगिक विनिर्माण प्रक्रियाओं जैसे स्नेहन तेलों के उत्पादन में किया जाता है, तो यह महत्वपूर्ण है कि सूखे पाउडर (यानी, नैनोमटेरियल्स) को एक तरल चरण (चिकनाई तेल) में सजातीय रूप से मिलाया जाता है। नैनो-कण फैलाव के लिए एक विश्वसनीय और प्रभावी मिश्रण तकनीक की आवश्यकता होती है, जो नैनो-स्केल कणों के गुणों को उजागर करने के लिए एग्लोमेरेट्स को तोड़ने के लिए पर्याप्त ऊर्जा लागू करती है। अल्ट्रासोनिकेटर को शक्तिशाली और विश्वसनीय फैलाने वालों के रूप में अच्छी तरह से जाना जाता है, इसलिए एल्यूमीनियम ऑक्साइड, नैनोट्यूब, ग्राफीन, खनिज और कई अन्य सामग्रियों जैसे खनिज, सिंथेटिक या वनस्पति तेलों जैसे तरल चरण में सजातीय रूप से विभिन्न सामग्रियों को डीग्लोमरेट और वितरित करने के लिए उपयोग किया जाता है। Hielscher Ultrasonics डिजाइन, निर्माण और homogenization और deagglomeration अनुप्रयोगों के किसी भी प्रकार के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक dispersers वितरित करता है।
स्नेहक में नैनो-एडिटिव्स के अल्ट्रासोनिक फैलाव के बारे में अधिक जानने के लिए अब हमसे संपर्क करें!
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:
| बैच वॉल्यूम | प्रवाह दर | अनुशंसित उपकरण |
|---|---|---|
| 1 से 500mL | 10 से 200mL/मिनट | यूपी100एच |
| 10 से 2000mL | 20 से 400mL/मिनट | यूपी200एचटी, UP400St |
| 0.1 से 20L | 0.2 से 4L/मिनट | यूआईपी2000एचडीटी |
| 10 से 100L | 2 से 10 लीटर/मिनट | यूआईपी4000एचडीटी |
| 15 से 150L | 3 से 15 लीटर/मिनट | यूआईपी6000एचडीटी |
| एन.ए. | 10 से 100 लीटर/मिनट | UIP16000 |
| एन.ए. | बड़ा | का क्लस्टर UIP16000 |
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Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर अनुप्रयोगों, फैलाव, पायसीकरण और निष्कर्षण के मिश्रण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है।
तैयारी के 7 दिनों के बाद PTFE नैनोलुब्रिकेंट्स (ए: बेस ऑयल, बी: 1 घंटा अल्ट्रासोनिकेशन के साथ PTFE नैनोलुब्रिकेंट, C: 30 मिनट के साथ PTFE नैनोलुब्रिकेंट)।
(अध्ययन और चित्र: © कुमार एट अल।
स्नेहक में Al2O3 की फैलाव स्थिरता पर अल्ट्रासोनिकेशन का प्रभाव।
(अध्ययन और ग्राफिक: © शरीफ एट अल।
जानने के योग्य तथ्य
स्नेहक क्या हैं?
स्नेहक या चिकनाई तेलों का मुख्य उपयोग घर्षण को कम करना और यांत्रिक संपर्क के साथ-साथ गर्मी से पहनना है। उनके उपयोग और संरचना के आधार पर, स्नेहक को इंजन तेल, संचरण तरल पदार्थ, हाइड्रोलिक तरल पदार्थ, गियर तेल और औद्योगिक स्नेहक में विभाजित किया जाता है।
इसलिए, मोटर वाहनों के साथ-साथ औद्योगिक मशीनरी में स्नेहक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अच्छा स्नेहन प्रदान करने के लिए, चिकनाई वाले तेलों में आमतौर पर 90% बेस ऑयल (ज्यादातर पेट्रोलियम अंश, यानी खनिज तेल) और 10% से कम योजक होते हैं। जब खनिज तेलों से बचा जाता है, तो वनस्पति तेल या सिंथेटिक तरल पदार्थ जैसे हाइड्रोजनीकृत पॉलीओलेफ़िन, एस्टर, सिलिकॉन, फ्लोरोकार्बन और कई अन्य वैकल्पिक आधार तेलों के रूप में उपयोग किए जा सकते हैं। स्नेहक का मुख्य उपयोग घर्षण को कम करना और यांत्रिक संपर्क से पहनने के साथ-साथ घर्षण गर्मी और ऊर्जा के नुकसान को कम करना है। इसलिए, मोटर वाहनों के साथ-साथ औद्योगिक मशीनरी में स्नेहक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
एंटीऑक्सीडेटिव पदार्थ जैसे एमिनिक और फेनोलिक प्राथमिक एंटीऑक्सिडेंट, प्राकृतिक एसिड, पेरोक्साइड डीकंपोजर और पाइराज़िन ऑक्सीडेटिव प्रतिरोध को बढ़ाकर स्नेहक के जीवन चक्र का विस्तार करते हैं। जिससे बेस ऑयल गर्मी के क्षरण से सुरक्षित रहता है क्योंकि थर्मो-ऑक्सीडेटिव ब्रेकडाउन कम और विलंबित रूप में होता है।
स्नेहक प्रकार
तरल स्नेहक: तरल स्नेहक आम तौर पर एक प्रकार के आधार तेल पर आधारित होते हैं। इस आधार तेल में अक्सर कार्यक्षमता और प्रदर्शन में सुधार के लिए अक्सर पदार्थ जोड़े जाते हैं। विशिष्ट योजक में उदाहरण के लिए, पानी, खनिज तेल, लैनोलिन, वनस्पति या प्राकृतिक तेल, नैनो-एडिटिव्स आदि शामिल हैं।
अधिकांश स्नेहक तरल पदार्थ होते हैं, और उन्हें उनकी उत्पत्ति के अनुसार दो समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है:
- खनिज तेल: खनिज तेल कच्चे तेल से परिष्कृत चिकनाई वाले तेल हैं।
- सिंथेटिक तेल: सिंथेटिक तेल चिकनाई वाले तेल होते हैं जो यौगिकों का उपयोग करके निर्मित होते हैं जो कृत्रिम रूप से संशोधित या संशोधित पेट्रोलियम से संश्लेषित होते हैं।
चिकनाई ग्रीस एक ठोस या अर्धठोस स्नेहक है जिसमें एक तरल स्नेहक होता है, जिसे गाढ़ा करने वाले एजेंटों को फैलाकर गाढ़ा किया जाता है। स्नेहन तेल का उत्पादन करने के लिए, स्नेहन तेलों का उपयोग आधार तेलों के रूप में किया जाता है और मुख्य घटक होते हैं। स्नेहन ग्रीस में लगभग 70% से 80% चिकनाई वाला तेल होता है।
मर्मज्ञ स्नेहक और शुष्क स्नेहक आगे के प्रकार हैं, जो ज्यादातर आला अनुप्रयोगों के लिए लागू होते हैं।
Biolubricants refer mainly to the base fluid or overall environmental profile, not necessarily to every single additive being bio-derived. Biolubricants are commonly based on vegetable oils, synthetic esters, plant-derived oils, or other renewable/biodegradable base materials. However, like conventional lubricants, they often still require functional additives to improve wear protection, oxidation stability, corrosion protection, viscosity behavior, and load-carrying capacity. This means biolubricants are defined broadly around renewable origin, biodegradability, low toxicity, and environmental performance rather than requiring every additive to be biological.
Read more about sonication for biolubricant formulations!
ऊपर सूचीबद्ध अनुकरणीय के रूप में नैनो-एडिटिव्स को अल्ट्रासोनिक डिस्पर्सर का उपयोग करके स्नेहक में सफलतापूर्वक मिलाया जा सकता है।
साहित्य/सन्दर्भ
- 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 से उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है प्रयोगशाला तक औद्योगिक आकार।