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 նվազեցմանը, 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 ուլտրաձայնային աշխատանքը 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:
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 չհնչեցվող 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 ներկայացված աղյուսակը ձեզ ցույց է տալիս մեր ultrasonicators- ի մոտավոր մշակման հզորությունը:
| խմբաքանակի Volume | Ծախսի Rate | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1-ից 500 մլ | 10-ից մինչեւ 200 մլ / վրկ | UP100H |
| 10-ից մինչեւ 2000 մլ | 20-ից 400 մլ / վրկ | Uf200 ः տ,, UP400St |
| 01-ից մինչեւ 20 լ | 02-ից 4 լ / րոպե | UIP2000hdT |
| 10-ից 100 լ | 2-ից 10 լ / րոպե | UIP4000hdT |
| 15-ից 150 լ | 3-ից 15 լ / րոպե | UIP6000hdT |
| na | 10-ից 100 լ / րոպե | UIP16000 |
| na | ավելի մեծ | Կլաստերի UIP16000 |
Կապ մեզ հետ | / Հարցրեք մեզ!
Hielscher Ultrasonics- ը արտադրում է բարձրորակ ուլտրաձայնային համասեռացուցիչներ `լաբորատոր, պիլոտային և արդյունաբերական մասշտաբով ծրագրերը խառնելու, ցրելու, էմուլգացման 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 Worth Իմանալով
Որոնք են քսանյութերը:
Քսայուղերի կամ քսայուղերի հիմնական օգտագործումը շփումը և մաշվածությունը նվազեցնելն է մեխանիկական շփումից, ինչպես նաև ջերմությունից: Կախված դրանց կիրառությունից և բաղադրությունից՝ քսայուղերը բաժանվում են շարժիչային յուղերի, փոխանցման տուփի հեղուկների, հիդրավլիկ հեղուկների, փոխանցման յուղերի և արդյունաբերական քսանյութերի։
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:
Նանո-հավելումները, ինչպես վերը նշված օրինակով, կարող են հաջողությամբ խառնվել քսանյութերի մեջ՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային ցրիչներ:
Գրականություն / Հղումներ
- 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 բարձրորակ ուլտրաձայնային հոմոգենացնողներից ` Լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական չափը