Նանոմասնիկների բարելավված գործառույթներով քսանյութեր
Քսայուղերը կարող են մեծապես օգուտ քաղել նանո հավելումներից, որոնք օգնում են նվազեցնել շփումը և մաշվածությունը: Այնուամենայնիվ, շատ կարևոր է, որ նանո հավելումները, ինչպիսիք են նանոմասնիկները, գրաֆենի մոնաշերտերը կամ միջուկի կեղևով նանոսֆերաները, միատեսակ և մեկ ցրված լինեն քսանյութում: Ուլտրաձայնային ցրումը ապացուցված է որպես հուսալի և արդյունավետ խառնման մեթոդ, որն ապահովում է նանոմասնիկների համասեռ բաշխում և կանխում ագրեգացումը:
Ինչպե՞ս ցրել նանո-հավելումները քսայուղերի մեջ: – Ուլտրաձայնային օգնությամբ!
Քսայուղերում նանո հավելումների օգտագործումը համարվում է եռաբանական բնութագրերի բարելավման ամենաարդյունավետ մեթոդներից մեկը՝ նվազեցնելով շփումը և մաշվածությունը: Տրիբոլոգիական նման բարելավումը մեծապես նպաստում է էներգիայի պահպանմանը, արտանետումների կրճատմանը, դրանով իսկ նվազեցնելով շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը:
Նանո-բարելավված քսանյութերի մարտահրավերը խառնման մեջ է. Նանոնյութերը, ինչպիսիք են նանոմասնիկները կամ բյուրեղային նանոցելյուլոզը, պահանջում են կենտրոնացված բարձր կտրվածքով խառնիչներ, որոնք ցրում և բաժանում են նանո նյութերը միատեսակ մասնիկների: Էներգախիտ եզակի դաշտերի ստեղծմամբ՝ ուլտրաձայնային բարձր հզորությամբ ուլտրաձայնային զոնդերի միջոցով ապացուցված գերազանցությունը նանո նյութերի մշակման գործում և դրանով իսկ նանո-դիսպերսիաների հաստատված մեթոդն է:
Մոլսեհը և այլք։ (2009) ցույց է տվել, որ երեք տարբեր նանոմասնիկների (մոլիբդենի դիսուլֆիդ (MoS2), վոլֆրամի դիսուլֆիդ (WS2) և վեցանկյուն բորի նիտրիդ (hBN)) ցրման կայունությունը CIMFLO 20-ում ուլտրաձայնային մշակմամբ ավելի լավ է, քան մեխանիկական թափահարումով և խառնելով: Քանի որ ուլտրաձայնային կավիտացիան ստեղծում է էներգիայի խիտ եզակի պայմաններ, զոնդային տիպի ուլտրաձայնավորումը արդյունավետությամբ և արդյունավետությամբ գերազանցում է սովորական ցրման տեխնիկան:
Նանոմասնիկների բնութագրերը, ինչպիսիք են չափը, ձևը և կոնցենտրացիան, ազդում են դրանց եռաբանական հատկությունների վրա: Թեև իդեալական նանո չափերը տարբերվում են կախված նյութից, նանոմասնիկների մեծ մասը ցույց է տալիս ամենաբարձր ֆունկցիոնալությունը տասից մինչև հարյուր նանոմետրի սահմաններում: Նանո-հավելումների իդեալական կոնցենտրացիան քսայուղի մեջ հիմնականում կազմում է 0,1-5,0%:
Օքսիդային նանոմասնիկները, ինչպիսիք են Al2O3-ը, CuO-ն կամ ZnO-ն, լայնորեն օգտագործվում են որպես նանոմասնիկներ, որոնք բարելավում են քսանյութերի տրիբոլոգիական աշխատանքը: Այլ հավելումները ներառում են առանց մոխրի հավելումներ, իոնային հեղուկներ, բորատային էսթերներ, անօրգանական նանոնյութեր, ածխածնային նանոկառուցվածքներ, ինչպիսիք են ածխածնային նանոխողովակները (CNTs), գրաֆիտը և գրաֆենը: Յուղերի հատուկ հատկությունները բարելավելու համար օգտագործվում են հատուկ հավելումներ: Օրինակ, կրելու կանխարգելիչ քսանյութերը պարունակում են ծայրահեղ ճնշման հավելումներ, ինչպիսիք են մոլիբդենի դիսուլֆիդը, գրաֆիտը, ծծմբացված օլեֆինները և դիալկիլդիթիոկարբամատային համալիրները կամ մաշվածության դեմ հավելումներ, ինչպիսիք են տրիարիլֆոսֆատները և ցինկի դիալկիլդիթիոֆոսֆատը:
Ուլտրաձայնային զոնդի տիպի հոմոգենիզատորները հուսալի խառնիչներ են և օգտագործվում են բարձր արդյունավետության քսանյութերի ձևավորման համար: Նանո չափսի կախոցների պատրաստման հարցում գերազանց համբավ է վայելում, քսանյութը բարձր արդյունավետություն ունի յուղերի արդյունաբերական արտադրության համար:
Read more about ultrasonic dispersers for nano-lubricant production!
Արդյունաբերական ուլտրաձայնային խառնիչ համակարգ՝ նանոմասնիկների բարձր թողունակությամբ քսայուղերի մեջ ցրելու համար:
- բարելավված տրիբոլոգիական կատարումը
- միատեսակ նանո-հավելումների ընդգրկում
- բուսական յուղի վրա հիմնված քսանյութեր
- տրիբոֆիլմի պատրաստում
- թիթեղներ ձևավորող հեղուկներ
- նանոհեղուկներ՝ բարելավված սառեցման արդյունավետության համար
- իոնային հեղուկներ ջրային կամ յուղի վրա հիմնված քսուքի մեջ
- թափանցող հեղուկներ
Ալյումինի օքսիդի (Al2O3) ուլտրաձայնային ցրումը հանգեցնում է մասնիկների չափի զգալի կրճատման և միասնական ցրման:
Նանո հավելումներով քսանյութերի արտադրություն
Նանո-ամրացված քսայուղերի արտադրության համար անհրաժեշտ է համապատասխան նանո նյութը և հզոր, արդյունավետ ցրման տեխնիկան: Առանց հուսալի և երկարաժամկետ կայուն նանո-դիսպերսիայի, չի կարող արտադրվել բարձր արդյունավետության քսանյութ:
Ուլտրաձայնային խառնումը և ցրումը հաստատված մեթոդ է բարձր արդյունավետության քսանյութերի արտադրության համար: Քսայուղերի բազային յուղը ամրացված է հավելումներով, ինչպիսիք են նանոնյութերը, պոլիմերները, կոռոզիայի արգելակիչները, հակաօքսիդանտները և այլ նուրբ ագրեգատները: Ուլտրաձայնային կտրող ուժերը շատ արդյունավետ են մասնիկների չափի շատ նուրբ բաշխում ապահովելու համար: Ուլտրաձայնային (սոնոմեխանիկական) ուժերը կարող են մանրացնել նույնիսկ առաջնային մասնիկները և կիրառվում են մասնիկները ֆունկցիոնալացնելու համար, այնպես որ արդյունքում ստացված նանոմասնիկները առաջարկում են գերազանց բնութագրեր (օրինակ՝ մակերևույթի ձևափոխում, միջուկի կեղևի NPs, դոպինգավորված NPs):
Ուլտրաձայնային բարձր կտրվածքով խառնիչները կարող են մեծապես օգնել բարձր արդյունավետությամբ քսանյութերի արդյունավետ արտադրությանը:
Յուղը միաձուլվում է ցինկի դիալկիլդիթիոֆոսֆատով (ZDDP) և մակերեսային ձևափոխված PTFE նանոմասնիկներով (PHGM) ուլտրաձայնային ցրումից հետո:
(Ուսումնասիրություն և նկար՝ Sharma et al., 2017)
Նոր նանո-հավելումներ քսայուղերում
Նոր նանո չափսի հավելումները մշակվել են քսայուղերի և քսուքների ֆունկցիոնալությունն ու արդյունավետությունը հետագա բարելավելու համար: Օրինակ, ցելյուլոզային նանո-բյուրեղները (CNC) ուսումնասիրություններ են և փորձարկվել են կանաչ քսանյութերի ձևավորման համար: Զաքանի և այլք: (2022) ցույց տվեց, որ – համեմատ չհնչող քսող կախոցների հետ – Sonic CNC քսանյութերը կարող են նվազեցնել COF-ը (շփման գործակիցը) և մաշվածությունը համապատասխանաբար 25 և 30%-ով: Այս ուսումնասիրության արդյունքները ցույց են տալիս, որ ուլտրաձայնային մշակումը կարող է զգալիորեն բարելավել CNC ջրային կախույթների քսման կատարումը:
Բարձրորակ ուլտրաձայնային ցրիչներ՝ քսանյութերի արտադրության համար
Երբ նանո-հավելանյութերն օգտագործվում են արդյունաբերական արտադրական գործընթացներում, ինչպիսիք են քսայուղերի արտադրությունը, կարևոր է, որ չոր փոշիները (այսինքն՝ նանոնյութերը) միատարր խառնվեն հեղուկ փուլի (քսուքի յուղ): Նանոմասնիկների ցրումը պահանջում է հուսալի և արդյունավետ խառնման տեխնիկա, որը բավականաչափ էներգիա է կիրառում ագլոմերատները կոտրելու համար, որպեսզի սանձազերծի նանո մասշտաբի մասնիկների որակները: Ուլտրաձայնային սարքերը հայտնի են որպես հզոր և հուսալի ցրիչներ, հետևաբար օգտագործվում են տարբեր նյութերի, ինչպիսիք են ալյումինի օքսիդը, նանոխողովակները, գրաֆենը, հանքային նյութերը և շատ այլ նյութեր միատարր կերպով, հանքային, սինթետիկ կամ բուսական յուղեր ապաագլոմերացնելու և բաշխելու համար: Hielscher Ultrasonics-ը նախագծում, արտադրում և տարածում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային դիսպերսերներ ցանկացած տեսակի համասեռացման և ապաագլոմերացիայի կիրառման համար:
Կապվեք մեզ հետ հիմա՝ քսանյութերում նանո հավելումների ուլտրաձայնային ցրման մասին ավելին իմանալու համար:
Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման հզորությունը.
| Խմբաքանակի ծավալը | Հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1-ից 500 մլ | 10-ից 200 մլ / րոպե | UP100H |
| 10-ից 2000 մլ | 20-ից 400 մլ / րոպե | UP200Ht, UP400 Փ |
| 0.1-ից 20լ | 0.2-ից 4լ/րոպե | UIP2000hdT |
| 10-ից 100 լ | 2-ից 10 լ / րոպե | UIP4000hdT |
| 15-ից 150 լ | 3-ից 15 լ / րոպե | UIP6000hdT |
| ԱԺ | 10-ից 100 լ / րոպե | UIP16000 |
| ԱԺ | ավելի մեծ | կլաստերի UIP16000 |
Կապ մեզ հետ: / Հարցրեք մեզ:
Hielscher Ultrasonics-ը արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբով կիրառական կիրառությունների խառնուրդի, ցրման, էմուլսացման և արդյունահանման համար:
PTFE նանոլուբրիկանտներ 7 օր պատրաստվելուց հետո (A. բազային յուղ, B. PTFE նանոլյուբրիկանտ 1 ժամ ուլտրաձայնային լուծույթով, C. PTFE նանոլյուբրիկանտ 30 րոպե ուլտրաձայնային լուծույթով):
(Ուսումնասիրություն և նկար՝ © Kumar et al., 2013)
Ultrasonication-ի ազդեցությունը քսանյութերում Al2O3-ի ցրման կայունության վրա:
(Ուսումնական և գրաֆիկական. © Sharif et al., 2017)
Փաստեր, որոնք արժե իմանալ
Որոնք են քսանյութերը:
Քսայուղերի կամ քսայուղերի հիմնական օգտագործումը շփումը և մաշվածությունը նվազեցնելն է մեխանիկական շփումից, ինչպես նաև ջերմությունից: Կախված դրանց կիրառությունից և բաղադրությունից՝ քսանյութերը բաժանվում են շարժիչային յուղերի, փոխանցման տուփի հեղուկների, հիդրավլիկ հեղուկների, փոխանցման յուղերի և արդյունաբերական յուղերի։
Հետևաբար, քսանյութերը լայնորեն օգտագործվում են ինչպես շարժիչային տրանսպորտային միջոցներում, այնպես էլ արդյունաբերական մեքենաներում: Լավ քսում ապահովելու համար քսայուղերը սովորաբար պարունակում են 90% բազային յուղ (հիմնականում նավթային ֆրակցիաներ, այսինքն՝ հանքային յուղեր) և 10%-ից պակաս հավելումներ: Հանքային յուղերից խուսափելու դեպքում բուսական յուղերը կամ սինթետիկ հեղուկները, ինչպիսիք են հիդրոգենացված պոլիոլեֆինները, էսթերները, սիլիկոնները, ֆտորածխածինները և շատ ուրիշներ, կարող են օգտագործվել որպես այլընտրանքային բազային յուղեր: Քսայուղերի հիմնական օգտագործումը մեխանիկական շփման արդյունքում շփումը և մաշվածությունը նվազեցնելն է, ինչպես նաև շփման արդյունքում ջերմության և էներգիայի կորուստները նվազեցնելը: Հետևաբար, քսանյութերը լայնորեն օգտագործվում են ինչպես շարժիչային տրանսպորտային միջոցներում, այնպես էլ արդյունաբերական մեքենաներում:
Հակաօքսիդիչ նյութերը, ինչպիսիք են ամինային և ֆենոլային առաջնային հակաօքսիդանտները, բնական թթուները, պերօքսիդի քայքայողները և պիրազինները, երկարացնում են քսանյութերի կյանքի ցիկլը՝ մեծացնելով օքսիդատիվ դիմադրությունը: Այսպիսով, բազային յուղը պաշտպանված է ջերմային դեգրադացիայից, քանի որ ջերմաօքսիդատիվ քայքայումը տեղի է ունենում կրճատված և հետաձգված ձևով:
Քսայուղերի տեսակները
Հեղուկ քսանյութեր. Հեղուկ քսանյութերը հիմնականում հիմնված են բազային յուղի մեկ տեսակի վրա: Այս բազային յուղին հաճախ ավելացվում են նյութեր՝ ֆունկցիոնալությունը և կատարողականությունը բարելավելու համար: Տիպիկ հավելումները ներառում են, օրինակ, ջուր, հանքային յուղ, լանոլին, բուսական կամ բնական յուղ, նանո հավելումներ և այլն:
Քսայուղերի մեծ մասը հեղուկներ են, և ըստ իրենց ծագման դրանք կարելի է դասակարգել երկու խմբի.
- Հանքային յուղեր. Հանքային յուղերը հում նավթից զտված քսայուղեր են:
- Սինթետիկ յուղեր. Սինթետիկ յուղերը քսայուղեր են, որոնք արտադրվում են միացությունների միջոցով, որոնք արհեստականորեն ձևափոխված են կամ սինթեզված են փոփոխված նավթից:
Քսայուղ պինդ կամ կիսապինդ քսանյութ է, որը բաղկացած է հեղուկ քսանյութից, որը խտանում է՝ դրա մեջ խտացնող նյութեր ցրելով։ Քսայուղեր արտադրելու համար քսայուղերը օգտագործվում են որպես բազային յուղեր և հանդիսանում են հիմնական բաղադրիչը։ Քսայուղը պարունակում է մոտ. 70% -ից 80% քսայուղ:
Ներթափանցող քսանյութեր և չոր քսանյութեր հետագա տեսակներն են, որոնք կիրառվում են հիմնականում խորշ կիրառությունների համար:
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!
Նանո-հավելումները, ինչպես վերը նշված օրինակով, կարող են հաջողությամբ խառնվել քսանյութերի մեջ՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային ցրիչներ:
Գրականություն / Հղումներ
- 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-ը արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական չափս.