Pelumas dengan Fungsi yang Ditingkatkan Nanopartikel
Oli pelumas dapat sangat diuntungkan dari aditif nano, yang membantu mengurangi gesekan dan keausan. Namun sangat penting, bahwa aditif nano seperti nanopartikel, monolapisan graphene atau nanosfer cangkang inti secara seragam dan terdispersi tunggal dalam pelumas. Dispersi ultrasonik telah terbukti sebagai metode pencampuran yang andal dan efisien, memberikan distribusi nanopartikel yang homogen dan mencegah agregasi.
Bagaimana cara membubarkan aditif nano dalam cairan pelumas? – Dengan Ultrasonik!
Menggunakan aditif nano dalam pelumas dianggap sebagai salah satu metode paling efektif untuk meningkatkan karakteristik tribologis, mengurangi gesekan dan keausan. Peningkatan tribologi tersebut sangat meningkatkan konservasi energi, pengurangan emisi, sehingga menurunkan dampak lingkungan.
Tantangan pelumas nano-improved terletak pada pencampuran: Nanomaterial seperti nanopartikel atau nano selulosa kristal membutuhkan mixer geser tinggi terfokus yang membubarkan dan mengurai bahan nano secara seragam menjadi partikel tunggal. Menciptakan medan padat energi yang unik, ultrasonikasi menggunakan probe ultrasound berdaya tinggi telah terbukti keunggulan dalam pemrosesan nanomaterial dan dengan demikian merupakan metode yang mapan untuk dispersi nano.
Molseh et al. (2009) menunjukkan bahwa stabilitas dispersi tiga nanopartikel yang berbeda (molibdenum disulfida (MoS2), tungsten disulfida (WS2), dan boron nitrida heksagonal (hBN)) dalam CIMFLO 20 dengan perlakuan ultrasonik lebih baik daripada dengan pengocok dan pengadukan mekanis. Karena kavitasi ultrasonik menciptakan kondisi padat energi yang unik, ultrasonikasi tipe probe mengungguli teknik dispersi konvensional dalam efektivitas dan efisiensi.
Karakteristik nanopartikel seperti ukuran, bentuk, dan konsentrasi memengaruhi sifat tribologisnya. Sementara ukuran nano yang ideal bervariasi dalam ketergantungan material, sebagian besar nanopartikel menunjukkan fungsi tertinggi dalam kisaran sepuluh hingga seratus nanometer. Konsentrasi ideal aditif nano dalam minyak pelumas sebagian besar antara 0,1–5,0%.
Nanopartikel oksida seperti Al2O3, CuO atau ZnO banyak digunakan sebagai nanopartikel yang meningkatkan kinerja tribologi pelumas. Aditif lainnya termasuk aditif tanpa abu, cairan ionik, ester borat, nanomaterial anorganik, struktur nano turunan karbon seperti tabung nano karbon (CNT), grafit dan graphene. Aditif khusus digunakan untuk meningkatkan sifat spesifik minyak pelumas. Misalnya, pelumas pencegahan keausan mengandung aditif tekanan ekstrem seperti molibdenum disulfida, grafit, olefin belerang dan kompleks dialkildithiocarbamate atau aditif antiaus seperti triarylphosphates dan seng dialkildithiophosphate.
Homogenizer tipe probe ultrasonik adalah mixer yang andal dan digunakan untuk formulasi pelumas berkinerja tinggi. Terkenal sebagai unggul dalam hal persiapan suspensi berukuran nano, sonikasi sangat efisien untuk pembuatan industri minyak pelumas.
Sistem pencampuran ultrasonik industri untuk dispersi nanopartikel throughput tinggi ke dalam minyak pelumas.
- Peningkatan kinerja tribologi
- penggabungan aditif nano seragam
- Pelumas berbasis minyak nabati
- Persiapan tribofilm
- Cairan pembentuk lembaran logam
- Cairan nano untuk meningkatkan kemanjuran pendinginan
- Cairan ionik dalam pelumas berair atau berbasis minyak
- cairan broaching
Dispersi ultrasonik Aluminium oksida (Al2O3) menghasilkan pengurangan ukuran partikel yang signifikan dan dispersi seragam.
Pembuatan Pelumas dengan Nano-Aditif
Untuk produksi minyak pelumas yang diperkuat nano, bahan nano yang memadai dan teknik dispersi yang kuat dan efisien sangat penting. Tanpa dispersi nano yang andal dan stabil jangka panjang, tidak dapat diproduksi pelumas berkinerja tinggi.
Pencampuran dan pendispersian ultrasonik adalah metode yang mapan untuk produksi pelumas berkinerja tinggi. Minyak dasar pelumas diperkuat dengan aditif seperti nanomaterial, polimer, penghambat korosi, antioksidan, dan agregat halus lainnya. Gaya geser ultrasonik sangat efisien dalam memberikan distribusi ukuran partikel yang sangat halus. Gaya ultrasonik (sonomekanis) mampu menggiling bahkan partikel primer dan diterapkan untuk memfungsikan partikel, sehingga nanopartikel yang dihasilkan menawarkan karakteristik yang unggul (misalnya modifikasi permukaan, NP inti-cangkang, NP yang didoping).
Mixer geser tinggi ultrasonik dapat sangat membantu memproduksi pelumas berkinerja tinggi secara efisien!
Campuran minyak dengan seng dialkyldithiophosphate (ZDDP) dan nanopartikel PTFE yang dimodifikasi permukaan (PHGM) setelah dispersi ultrasonik.
(Studi dan gambar: Sharma et al., 2017)
Aditif Nano Baru dalam Minyak Pelumas
Aditif berukuran nano baru dikembangkan untuk lebih meningkatkan fungsionalitas dan kinerja oli pelumas dan gemuk. Misalnya, kristal nano selulosa (CNC) adalah penelitian dan diuji untuk formulasi pelumas hijau. Zakani et al. (2022) menunjukkan bahwa – Dibandingkan dengan suspensi pelumas yang tidak disonikasi – Pelumas CNC yang disonikasi dapat mengurangi COF (koefisien gesekan) dan keausan masing-masing hampir 25 dan 30%. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pemrosesan ultrasonikasi dapat secara signifikan meningkatkan kinerja pelumasan suspensi berair CNC.
Disperser Ultrasonik Kinerja Tinggi untuk Pembuatan Pelumas
Ketika aditif nano digunakan dalam proses manufaktur industri seperti produksi minyak pelumas, sangat penting bahwa bubuk kering (yaitu, bahan nano) dicampur secara homogen ke dalam fase cair (minyak pelumas). Dispersi partikel nano membutuhkan teknik pencampuran yang andal dan efektif, yang menerapkan energi yang cukup untuk memecah aglomerat guna melepaskan kualitas partikel skala nano. Ultrasonicators terkenal sebagai disperser yang kuat dan andal, oleh karena itu digunakan untuk mendeaglomerasi dan mendistribusikan berbagai bahan seperti aluminium oksida, nanotube, graphene, mineral dan banyak bahan lainnya secara homogen ke dalam fase cair seperti minyak mineral, sintetis atau nabati. Hielscher Ultrasonics merancang, memproduksi, dan mendistribusikan disperser ultrasonik berkinerja tinggi untuk segala jenis aplikasi homogenisasi dan deaglomerasi.
Hubungi kami sekarang untuk mempelajari lebih lanjut tentang dispersi ultrasonik aditif nano dalam pelumas!
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:
| Batch Volume | Flow Rate | Direkomendasikan perangkat |
|---|---|---|
| 1 hingga 500mL | 10-200mL/min | UP100H |
| 10-2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 hingga 20L | 0.2 sampai 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 sampai 100L | 2-10L/min | UIP4000hdT |
| 15 hingga 150L | 3 hingga 15L / mnt | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 sampai 100L/menit | UIP16000 |
| n.a. | kristal yang lebbig | cluster UIP16000 |
Hubungi Kami! / Tanya Kami!
Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi untuk aplikasi pencampuran, dispersi, emulsifikasi, dan ekstraksi pada skala laboratorium, percontohan, dan industri.
Pelumas nano PTFE setelah 7 hari persiapan (A: oli dasar, B: pelumas nano PTFE dengan ultrasonikasi 1 jam, C: Pelumas nano PTFE dengan ultrasonikasi 30 menit).
(Studi dan gambar: © Kumar et al., 2013)
Pengaruh ultrasonikasi pada stabilitas dispersi Al2O3 dalam pelumas.
(Studi dan grafik: © Sharif et al., 2017)
Fakta-fakta yang Patut Diketahui
Apa itu Pelumas?
Penggunaan utama pelumas atau oli pelumas adalah untuk mengurangi gesekan dan keausan dari kontak mekanis serta panas. Bergantung pada penggunaan dan komposisinya, pelumas dibagi menjadi oli mesin, cairan transmisi, cairan hidrolik, oli roda gigi, dan pelumas industri.
Oleh karena itu, pelumas banyak digunakan pada kendaraan bermotor maupun pada mesin industri. Untuk memberikan pelumasan yang baik, oli pelumas biasanya mengandung 90% minyak dasar (sebagian besar fraksi minyak bumi, yaitu minyak mineral) dan kurang dari 10% aditif. Ketika minyak mineral dihindari, minyak nabati atau cairan sintetis seperti poliolefin terhidrogenasi, ester, silikon, fluorokarbon, dan banyak lainnya dapat digunakan sebagai minyak dasar alternatif. Penggunaan utama pelumas adalah untuk mengurangi gesekan dan keausan dari kontak mekanis serta untuk menurunkan kehilangan panas dan energi gesekan. Oleh karena itu, pelumas banyak digunakan pada kendaraan bermotor maupun pada mesin industri.
Zat antioksidan seperti antioksidan primer aminik dan fenolik, asam alami, pengurai peroksida dan pirazin memperpanjang siklus hidup pelumas dengan meningkatkan ketahanan oksidatif. Dengan demikian oli dasar terlindungi dari degradasi panas karena kerusakan termo-oksidatif terjadi dalam bentuk tereduksi dan tertunda.
Jenis Pelumas
Pelumas cair: Pelumas cair umumnya didasarkan pada satu jenis oli dasar. Untuk oli dasar ini seringkali zat yang sering ditambahkan untuk meningkatkan fungsionalitas dan kinerja. Aditif khas termasuk misalnya, air, minyak mineral, lanolin, minyak nabati atau alami, aditif nano, dll.
Sebagian besar pelumas adalah cairan, dan dapat diklasifikasikan menurut asalnya menjadi dua kelompok:
- Minyak mineral: Minyak mineral adalah minyak pelumas yang dimurnikan dari minyak mentah.
- Minyak sintetis: Minyak sintetis adalah minyak pelumas yang diproduksi menggunakan senyawa yang dimodifikasi secara artifisial atau disintesis dari minyak bumi yang dimodifikasi.
Gemuk pelumas adalah pelumas padat atau semipadat yang terdiri dari pelumas cair, yang dikentalkan dengan menyebarkan bahan pengental ke dalamnya. Untuk menghasilkan pelumas pelumas, oli pelumas digunakan sebagai oli dasar dan merupakan bahan utamanya. Gemuk pelumas mengandung sekitar 70% hingga 80% oli pelumas.
Pelumas penetrasi dan pelumas kering adalah jenis lebih lanjut, yang sebagian besar diterapkan untuk aplikasi khusus.
Nano-aditif seperti yang tercantum sebagai contoh di atas dapat berhasil dicampur ke dalam pelumas menggunakan disperser ultrasonik.
Literatur / Referensi
- 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 memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.