Maziva s funkcijama poboljšanim nanočesticama
Ulja za podmazivanje mogu uvelike imati koristi od nano-aditiva koji pomažu u smanjenju trenja i trošenja. Međutim, ključno je da se nano-aditivi kao što su nanočestice, monosloji grafena ili nanosfere jezgrene ljuske ravnomjerno i jednostruko raspršuju u mazivu. Ultrazvučna disperzija dokazana je kao pouzdana i učinkovita metoda miješanja, pružajući homogenu raspodjelu nanočestica i sprječavajući agregaciju.
Kako raspršiti nano-aditive u tekućinama za podmazivanje? – S ultrazvukom!
Korištenje nano-aditiva u mazivima smatra se jednom od najučinkovitijih metoda za poboljšanje triboloških svojstava koja smanjuju trenje i trošenje. Takvo tribološko poboljšanje uvelike poboljšava očuvanje energije, smanjenje emisija, čime se smanjuje utjecaj na okoliš.
Izazov nano-poboljšanih maziva leži u miješanju: Nanomaterijali poput nanočestica ili kristalne nano celuloze zahtijevaju fokusirane mješalice s visokim smicanjem koje raspršuju i razdvajaju nano-materijale ravnomjerno u pojedinačne čestice. Stvarajući jedinstvena energetski gusta polja, ultrazvuka pomoću ultrazvučnih sondi velike snage dokazana je superiornost u nanomaterijalnoj obradi i time je uspostavljena metoda za nano-disperzije.
(2009) je pokazala da je disperzijska stabilnost tri različite nanočestice (molibdenum disulfid (MoS2), volfram disulfid (WS2) i šesterokutna bor nitrid (hBN)) u CIMFLO 20 s ultrazvučnim tretmanom bila bolja od one s mehaničkim tresenjem i miješanjem. Kako ultrazvučna kavitacija stvara jedinstvene energetski guste uvjete, sonda tipa ultrasonication ističe konvencionalne disperzijske tehnike u učinkovitosti i učinkovitosti.
Karakteristike nanočestica kao što su veličina, oblik i koncentracija utječu na njihova tribološka svojstva. Iako idealna nano-veličina varira u ovisnosti materijala, većina nanočestica pokazuje najviše funkcionalnosti u rasponu od deset do stotinu nanometara. Idealna koncentracija nano- aditiva u ulju za podmazivanje je uglavnom između 0, 1– 5, 0 % .
Nanočestice oksida kao što su Al2O3, CuO ili ZnO široko se koriste kao nanočestice koje poboljšavaju tribološke performanse maziva. Ostali aditivi uključuju aditive bez pepela, ionske tekućine, estere sanduka, anorganske nanomaterijale, nanostrukture dobivene iz ugljika poput ugljikovih nanocjevčica (CNT), grafita i grafena. Specifični aditivi koriste se za poboljšanje specifičnih svojstava ulja za podmazivanje. Na primjer, preventivna maziva sadrže aditive za ekstremni tlak kao što su molibden disulfid, grafit, sumporizirani olefini i kompleksi dialkildiokarbamata ili aditivi protiv odjeće kao što su triarylphosfati i cinkov dialkyldiophosphate.
Ultrazvučni sonda tipa homogenizatori su pouzdani mješalice i koriste se za formulaciju maziva visokih performansi. Poznat kao superioran kada je u pitanju priprema suspenzija nano veličine, ultrazvukom je vrlo učinkovit za industrijsku proizvodnju ulja za podmazivanje.
Industrijski ultrazvučni sustav miješanja za visokopropusnu disperziju nanočestica u ulja za podmazivanje.
- poboljšane tribološke performanse
- ujednačena ugradnja nano-aditiva
- maziva na bazi biljnog ulja
- priprema tribofilma
- tekućine za oblikovanje lima
- nanofluidi za poboljšanu učinkovitost hlađenja
- ionske tekućine u vodenom ili uljnom lubriku
- tekućine za provlačenje
Ultrazvučna disperzija aluminijevog oksida (Al2O3) rezultira značajnim smanjenjem veličine čestica i ujednačenom disperzijom.
Proizvodnja maziva s nano-aditivima
Za proizvodnju nano-ojačanih ulja za podmazivanje ključni su odgovarajući nano-materijal i snažna, učinkovita tehnika disperzije. Bez pouzdane i dugotrajne stabilne nano-disperzije ne može se proizvesti mazivo visokih performansi.
Ultrazvučno miješanje i raspršivanje je ustaljena metoda za proizvodnju maziva visokih performansi. Bazno ulje maziva ojačano je aditivima kao što su nanomaterijali, polimeri, inhibitori korozije, antioksidansi i drugi fini agregati. Ultrazvučne sile smicanja vrlo su učinkovite u pružanju vrlo fine raspodjele veličine čestica. Ultrazvučne (sonomehaničke) sile sposobne su glodati čak i primarne čestice i primjenjuju se na funkcionalizaciju čestica, tako da rezultirajuće nanočestice nude vrhunske karakteristike (npr. Modifikacija površine, NZ-ovi ljuske jezgre, dopirani NPS).
Ultrazvučni visoko-smicanje mješalice mogu uvelike pomoći u proizvodnji visokokvalitetnih maziva učinkovito!
Mješavina ulja s cinkovim dialkyldiophosfatom (ZDDP) i površinski modificiranim PTFE nanočesticama (PHGM) nakon ultrazvučne disperzije.
(Studija i slika: Sharma i sur., 2017))
Novi nano-aditivi u uljima za podmazivanje
Novi aditivi nano veličine razvijeni su kako bi se dodatno poboljšale funkcionalnosti i performanse ulja za podmazivanje i masti. Na primjer, nano-kristali celuloze (CNC) su istraživanja i testirani na formulaciju zelenih maziva. (2022.) pokazala je da – u usporedbi s neovjezdanim suspenzijama za podmazivanje – sonificirana CNC maziva mogla bi smanjiti COF (koeficijent trenja) i trošenje za gotovo 25 odnosno 30%. Rezultati ove studije sugeriraju da ultrazvučna obrada može značajno poboljšati performanse podmazivanja CNC vodenih suspenzija.
Ultrazvučni raspršivači visokih performansi za proizvodnju maziva
Kada se nano-dodaci koriste u industrijskim proizvodnim procesima kao što je proizvodnja ulja za podmazivanje, ključno je da se suhi prašci (tj. nanomaterijali) homogeno miješaju u tekuću fazu (ulje za podmazivanje). Disperzija nano-čestica zahtijeva pouzdanu i učinkovitu tehniku miješanja, koja primjenjuje dovoljno energije za razbijanje aglomerata kako bi se oslobodile kvalitete čestica nano-skale. Ultrasonicators su dobro poznati kao snažni i pouzdani raspršivači, stoga se koriste za deaglomeraciju i distribuciju različitih materijala kao što su aluminijev oksid, nanocjevčice, grafen, minerali i mnogi drugi materijali homogeno u tekuću fazu kao što su mineralna, sintetička ili biljna ulja. Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne raspršivače visokih performansi za bilo koju vrstu homogenizacije i primjene deaglomeracije.
Obratite nam se sada kako biste saznali više o ultrazvučnoj disperziji nano-aditiva u mazivima!
Tablica u nastavku daje vam pokazatelj približne mogućnosti obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Batch Volumen | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 mL | 10 do 200 mL / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| N.a. | 10 do 100 l / min | UIP16000 |
| N.a. | veći | grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
PTFE nanolubricants nakon 7 dana pripreme (A: bazno ulje, B: PTFE nanolubricant s 1 sat ultrazvukom, C: PTFE nanolubricant s 30 min. ultrazvukom).
(Studija i slika: © Kumar i sur., 2013)
Učinak ultrazvuka na disperzijsku stabilnost Al2O3 u maziva.
(Studija i grafika: © Sharif i sur., 2017))
Činjenice koje vrijedi znati
Što su maziva?
Glavna upotreba maziva ili ulja za podmazivanje je smanjenje trenja i trošenja od mehaničkog kontakta, kao i topline. Ovisno o njihovoj uporabi i sastavu, maziva se dijele na motorna ulja, prijenosne tekućine, hidrauličke tekućine, ulja zupčanika i industrijska maziva.
Stoga se maziva široko koriste u motornim vozilima, kao iu industrijskim strojevima. Kako bi se osiguralo dobro podmazivanje, ulja za podmazivanje obično sadrže 90% baznog ulja (uglavnom naftnih frakcija, tj. mineralnih ulja) i manje od 10% aditiva. Kada se izbjegavaju mineralna ulja, biljna ulja ili sintetičke tekućine kao što su hidrogenirani poliolefini, esteri, silikoni, fluorougljikovci i mnogi drugi mogu se koristiti kao alternativna bazna ulja. Glavna upotreba maziva je smanjenje trenja i trošenja od mehaničkog kontakta, kao i za smanjenje topline trenja i gubitak energije. Stoga se maziva široko koriste u motornim vozilima, kao iu industrijskim strojevima.
Antioksidativne tvari kao što su aminični andfenolni primarni antioksidansi, prirodne kiseline, razlagači peroksida i pirazini produžuju životni ciklus maziva povećanjem oksidativne otpornosti. Time je bazno ulje zaštićeno od razgradnje topline jer se termooksidativni kvar događa u smanjenom i odgođenom obliku.
Tipovi maziva
Tekuća maziva: Tekuća maziva općenito se temelje na jednoj vrsti baznog ulja. Ovom baznom ulju često se dodaju tvari kako bi se poboljšala funkcionalnost i performanse. Tipični aditivi uključuju, na primjer, vodu, mineralno ulje, lanolin, biljno ili prirodno ulje, nano-aditive itd.
Većina maziva su tekućine i mogu se prema podrijetlu razvrstati u dvije skupine:
- Mineralna ulja: Mineralna ulja su ulja za podmazivanje rafinirana iz sirove nafte.
- Sintetička ulja: Sintetička ulja su ulja za podmazivanje koja se proizvode pomoću spojeva koji su umjetno modificirani ili sintetizirani iz modificirane nafte.
Mast za podmazivanje je čvrsto ili polusolidno mazivo koje se sastoji od tekućeg maziva, koje se zgusne raspršivanjem sredstava za zgušnjavanje u njega. Za proizvodnju masti za podmazivanje, ulja za podmazivanje koriste se kao bazna ulja i glavni su sastojak. Mast za podmazivanje sadrži oko 70% do 80% ulja za podmazivanje.
Prodorna maziva i suha maziva su daljnji tipovi, koji se uglavnom primjenjuju za nišne aplikacije.
Nano-aditivi kao što je gore navedeno uzorno mogu se uspješno miješati u maziva pomoću ultrazvučnih raspršivača.
Književnost / Reference
- 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 proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi Laboratorija do industrijske veličine.