საპოხი მასალები ნანონაწილაკებით გაუმჯობესებული ფუნქციებით
საპოხი ზეთებს შეუძლიათ დიდი სარგებლობა მოახდინოს ნანო-დანამატებით, რომლებიც ხელს უწყობენ ხახუნის და ცვეთის შემცირებას. თუმცა, მნიშვნელოვანია, რომ ნანო დანამატები, როგორიცაა ნანონაწილაკები, გრაფენის მონოფენები ან ბირთვის გარსის ნანოსფეროები, ერთნაირად და ერთჯერადად იყოს გაფანტული ლუბრიკანტში. ულტრაბგერითი დისპერსია დადასტურებულია, როგორც საიმედო და ეფექტური შერევის მეთოდი, რომელიც უზრუნველყოფს ნანონაწილაკების ერთგვაროვან განაწილებას და აგრეგაციის თავიდან აცილებას.
როგორ გავფანტოთ ნანო-დანამატები საპოხი სითხეებში? – ულტრაბგერით!
ლუბრიკანტებში ნანო დანამატების გამოყენება განიხილება, როგორც ერთ-ერთი ყველაზე ეფექტური მეთოდი ტრიბოლოგიური მახასიათებლების გასაუმჯობესებლად, რაც ამცირებს ხახუნს და ცვეთას. ასეთი ტრიბოლოგიური გაუმჯობესება მნიშვნელოვნად აძლიერებს ენერგიის დაზოგვას, ემისიის შემცირებას, რითაც ამცირებს გარემოზე ზემოქმედებას.
ნანო-გაუმჯობესებული საპოხი მასალების გამოწვევა მდგომარეობს შერევაში: ნანომასალები, როგორიცაა ნანონაწილაკები ან კრისტალური ნანოცელულოზა, საჭიროებს ფოკუსირებულ მაღალი ათვლის მიქსერებს, რომლებიც ანაწილებენ და ანაწილებენ ნანომასალებს ერთ ნაწილაკებად. უნიკალური ენერგიით მკვრივი ველების შექმნა, ულტრაბგერითი გამომუშავება მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი ზონდების გამოყენებით, დადასტურებულია უპირატესობა ნანომასალების დამუშავებაში და ამით არის ნანო-დისპერსიების დამკვიდრებული მეთოდი.
მოლსეჰ და სხვ. (2009) აჩვენა, რომ სამი სხვადასხვა ნანონაწილაკების დისპერსიული სტაბილურობა (მოლიბდენის დისულფიდი (MoS2), ვოლფრამის დისულფიდი (WS2) და ექვსკუთხა ბორის ნიტრიდი (hBN)) CIMFLO 20-ში ულტრაბგერითი დამუშავებით უკეთესი იყო, ვიდრე მექანიკური შერყევისა და მორევით. იმის გამო, რომ ულტრაბგერითი კავიტაცია ქმნის უნიკალურ ენერგო მკვრივ პირობებს, ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი აჯობებს ჩვეულებრივ დისპერსიულ ტექნიკას ეფექტურობითა და ეფექტურობით.
ნანონაწილაკების მახასიათებლები, როგორიცაა ზომა, ფორმა და კონცენტრაცია, გავლენას ახდენს მათ ტრიბოლოგიურ თვისებებზე. მიუხედავად იმისა, რომ იდეალური ნანო ზომა განსხვავდება მასალის მიხედვით, ნანონაწილაკების უმეტესობა აჩვენებს ყველაზე მაღალ ფუნქციებს ათიდან ასამდე ნანომეტრამდე. საპოხი ზეთში ნანო-დანამატების იდეალური კონცენტრაცია ძირითადად 0,1-5,0%-ს შორისაა.
ოქსიდის ნანონაწილაკები, როგორიცაა Al2O3, CuO ან ZnO, ფართოდ გამოიყენება, როგორც ნანონაწილაკები, რომლებიც აუმჯობესებენ საპოხი მასალების ტრიბოლოგიურ მუშაობას. სხვა დანამატებს მიეკუთვნება ფერფლის გარეშე დანამატები, იონური სითხეები, ბორატი ეთერები, არაორგანული ნანომასალები, ნახშირბადისგან მიღებული ნანოსტრუქტურები, როგორიცაა ნახშირბადის ნანომილები (CNTs), გრაფიტი და გრაფენი. საპოხი ზეთების სპეციფიკური თვისებების გასაუმჯობესებლად გამოიყენება სპეციალური დანამატები. მაგალითად, აცვიათ პრევენციული ლუბრიკანტები შეიცავს ექსტრემალური წნევის დანამატებს, როგორიცაა მოლიბდენის დისულფიდი, გრაფიტი, გოგირდოვანი ოლეფინები და დიალკილდითიოკარბამატის კომპლექსები ან აცვიათ საწინააღმდეგო დანამატები, როგორიცაა ტრიარილფოსფატები და თუთიის დიალკილდითიოფოსფატი.
ულტრაბგერითი ზონდის ტიპის ჰომოგენიზატორები საიმედო მიქსერებია და გამოიყენება მაღალი ხარისხის ლუბრიკანტების ფორმულირებისთვის. ცნობილი როგორც უმაღლესი, როდესაც საქმე ეხება ნანო ზომის სუსპენზიების მომზადებას, სონიკა ძალზე ეფექტურია საპოხი ზეთების სამრეწველო წარმოებისთვის.
სამრეწველო ულტრაბგერითი შერევის სისტემა ნანონაწილაკების მაღალი გამტარიანობის დისპერსიისთვის საპოხი ზეთებში.
- გაუმჯობესებული ტრიბოლოგიური შესრულება
- ერთიანი ნანო-დანამატის ჩართვა
- მცენარეულ ზეთზე დაფუძნებული საპოხი მასალები
- ტრიბოფილმის მომზადება
- ლითონის ფურცლის ფორმირების სითხეები
- ნანოსითხეები გაუმჯობესებული გაგრილების ეფექტურობისთვის
- იონური სითხეები წყალში ან ზეთზე დაფუძნებულ საპოხში
- საწუწნი სითხეები
ალუმინის ოქსიდის (Al2O3) ულტრაბგერითი დისპერსია იწვევს ნაწილაკების ზომის მნიშვნელოვან შემცირებას და ერთგვაროვან დისპერსიას.
საპოხი მასალების წარმოება ნანო-დანამატებით
ნანო-გაძლიერებული საპოხი ზეთების წარმოებისთვის, ადეკვატური ნანომასალა და ძლიერი, ეფექტური დისპერსიის ტექნიკა გადამწყვეტია. საიმედო და გრძელვადიანი სტაბილური ნანოდისპერსიის გარეშე, არ შეიძლება მაღალი ხარისხის საპოხი მასალის დამზადება.
ულტრაბგერითი შერევა და დისპერსირება არის დამკვიდრებული მეთოდი მაღალი ხარისხის საპოხი მასალების წარმოებისთვის. საპოხი მასალების საბაზისო ზეთი გამაგრებულია დანამატებით, როგორიცაა ნანომასალები, პოლიმერები, კოროზიის ინჰიბიტორები, ანტიოქსიდანტები და სხვა წვრილი აგრეგატები. ულტრაბგერითი ათვლის ძალები ძალზე ეფექტურია ნაწილაკების ზომის ძალიან თხელი განაწილების უზრუნველსაყოფად. ულტრაბგერითი (სონომექანიკური) ძალებს შეუძლიათ პირველადი ნაწილაკების დაფქვაც კი და გამოიყენება ნაწილაკების ფუნქციონალიზაციისთვის, ისე, რომ შედეგად მიღებული ნანონაწილაკები გვთავაზობენ უმაღლესი მახასიათებლებს (მაგ. ზედაპირის მოდიფიკაცია, ბირთვის გარსის NPs, დოპირებული NPs).
ულტრაბგერითი მაღალი ათვლის მიქსერები დიდად დაგეხმარებათ მაღალი ხარისხის საპოხი მასალების ეფექტურად წარმოებაში!
ზეთის ნაზავი თუთიის დიალკილდითიოფოსფატთან (ZDDP) და ზედაპირზე მოდიფიცირებული PTFE ნანონაწილაკებით (PHGM) ულტრაბგერითი დისპერსიის შემდეგ.
(შესწავლა და სურათი: Sharma et al., 2017)
რომანი ნანო-დანამატები საპოხი ზეთებში
ახალი ნანო ზომის დანამატები შემუშავებულია საპოხი ზეთებისა და ცხიმების ფუნქციონალობისა და მუშაობის შემდგომი გასაუმჯობესებლად. მაგალითად, ცელულოზის ნანოკრისტალები (CNC) არის გამოკვლევები და ტესტირება მწვანე საპოხი მასალების ფორმულირებისთვის. ზაკანი და სხვ. (2022) აჩვენა, რომ – უხმოვან საპოხი სუსპენზიებთან შედარებით – გაჟღენთილ CNC საპოხი მასალებს შეუძლიათ შეამცირონ COF (ხახუნის კოეფიციენტი) და აცვიათ თითქმის 25 და 30% შესაბამისად. ამ კვლევის შედეგები ვარაუდობს, რომ ულტრაბგერითი დამუშავება შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს CNC წყლიანი სუსპენზიების შეზეთვის მოქმედება.
მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი დისპერსერები საპოხი მასალების წარმოებისთვის
როდესაც ნანო-დანამატები გამოიყენება სამრეწველო წარმოების პროცესებში, როგორიცაა საპოხი ზეთების წარმოება, მნიშვნელოვანია, რომ მშრალი ფხვნილები (ანუ ნანომასალები) ერთგვაროვნად იყოს შერეული თხევად ფაზაში (საპოხი ზეთი). ნანონაწილაკების დისპერსიას სჭირდება საიმედო და ეფექტური შერევის ტექნიკა, რომელიც იყენებს საკმარის ენერგიას აგლომერატების დასამსხვრევად, რათა გამოავლინოს ნანომასშტაბიანი ნაწილაკების თვისებები. ულტრაბგერითი კარგად არის ცნობილი, როგორც ძლიერი და საიმედო დისპერსერი, ამიტომ გამოიყენება სხვადასხვა მასალების, როგორიცაა ალუმინის ოქსიდი, ნანომილები, გრაფენი, მინერალები და სხვა მასალების დეაგლომერაცია და განაწილება თხევად ფაზაში, როგორიცაა მინერალური, სინთეზური ან მცენარეული ზეთები. Hielscher Ultrasonics შეიმუშავებს, აწარმოებს და ავრცელებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი დისპერსერებს ნებისმიერი სახის ჰომოგენიზაციისა და დეაგლომერაციის აპლიკაციებისთვის.
დაგვიკავშირდით ახლა, რომ გაიგოთ მეტი ნანო-დანამატების ულტრაბგერითი დისპერსიის შესახებ საპოხი მასალების შესახებ!
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გაძლევთ ჩვენს ულტრასონისტების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| Batch მოცულობა | დინების სიჩქარე | რეკომენდირებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500 მლ-მდე | 10 დან 200 მლ / წთ | UP100H |
| 10 დან 2000 მლ | 20 დან 400 მლ / წთ | Uf200 ः t, UP400St |
| 01-დან 20 ლ-მდე | 02-დან 4 ლ / წთ | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ | 2-დან 10 ლ / წთ | UIP4000hdT |
| 15-დან 150 ლ-მდე | 3-დან 15 ლ/წთ-მდე | UIP6000hdT |
| na | 10-დან 100 ლ / წთ | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
დაგვიკავშირდით! / გვკითხე ჩვენ!
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ლაბორატორიული, საპილოტე და სამრეწველო მასშტაბის პროგრამების, დისპერსიის, ემულგირებისა და მოპოვების შერევისთვის.
PTFE ნანოლუბრიკანტები მომზადების 7 დღის შემდეგ (A: ბაზის ზეთი, B: PTFE ნანოლუბრიკანტი 1 სთ ულტრაბგერითი, C: PTFE ნანოლუბრიკანტი 30 წთ. ულტრაბგერითი გამოკვლევით).
(შესწავლა და სურათი: © Kumar et al., 2013)
ეფექტი ულტრაბგერითი დისპერსიული სტაბილურობის Al2O3 საპოხი.
(კვლევა და გრაფიკა: © Sharif et al., 2017)
ფაქტები Worth Knowing
რა არის ლუბრიკანტები?
საპოხი მასალების ან საპოხი ზეთების ძირითადი გამოყენება არის ხახუნის და ცვეთის შემცირება მექანიკური კონტაქტისგან, ასევე სითბოსგან. მათი გამოყენებისა და შემადგენლობის მიხედვით, საპოხი მასალები იყოფა ძრავის ზეთებად, გადაცემის სითხეებად, ჰიდრავლიკურ სითხეებად, გადაცემათა ზეთებად და სამრეწველო ზეთებად.
ამიტომ, საპოხი მასალები ფართოდ გამოიყენება როგორც საავტომობილო მანქანებში, ასევე სამრეწველო მანქანებში. კარგი შეზეთვის უზრუნველსაყოფად, საპოხი ზეთები, როგორც წესი, შეიცავს 90% ბაზის ზეთს (ძირითადად ნავთობის ფრაქციებს, ანუ მინერალურ ზეთებს) და 10%-ზე ნაკლებ დანამატებს. მინერალური ზეთების თავიდან აცილების შემთხვევაში, მცენარეული ზეთები ან სინთეზური სითხეები, როგორიცაა ჰიდროგენირებული პოლიოლეფინები, ეთერები, სილიკონები, ფტორკარბონები და მრავალი სხვა, შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ალტერნატიული ბაზის ზეთები. საპოხი მასალების ძირითადი გამოყენება არის მექანიკური კონტაქტის შედეგად ხახუნის და ცვეთა შემცირება, აგრეთვე სითბოს და ენერგიის დანაკარგების შემცირება ხახუნის დროს. ამიტომ, საპოხი მასალები ფართოდ გამოიყენება როგორც საავტომობილო მანქანებში, ასევე სამრეწველო მანქანებში.
ანტიოქსიდანტური ნივთიერებები, როგორიცაა ამინო და ფენოლური პირველადი ანტიოქსიდანტები, ბუნებრივი მჟავები, პეროქსიდის დამშლელები და პირაზინები ახანგრძლივებს საპოხი მასალების სასიცოცხლო ციკლს ჟანგვის წინააღმდეგობის გაზრდით. ამრიგად, საბაზისო ზეთი დაცულია სითბოს დეგრადაციისგან, რადგან თერმოჟანგვის რღვევა ხდება შემცირებული და დაგვიანებული ფორმით.
საპოხი მასალების ტიპები
თხევადი საპოხი მასალები: თხევადი საპოხი მასალები ძირითადად ეფუძნება ერთი ტიპის საბაზისო ზეთს. ამ ბაზის ზეთს ხშირად ემატება ნივთიერებები ფუნქციონირებისა და მუშაობის გასაუმჯობესებლად. ტიპიური დანამატები მოიცავს, მაგალითად, წყალს, მინერალურ ზეთს, ლანოლინს, მცენარეულ ან ნატურალურ ზეთს, ნანო დანამატებს და ა.შ.
საპოხი მასალების უმრავლესობა სითხეა და მათი წარმოშობის მიხედვით შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად:
- მინერალური ზეთები: მინერალური ზეთები არის ნედლი ნავთობისგან დახვეწილი საპოხი ზეთები.
- სინთეზური ზეთები: სინთეზური ზეთები არის საპოხი ზეთები, რომლებიც დამზადებულია ხელოვნურად მოდიფიცირებული ან მოდიფიცირებული ნავთობისგან სინთეზირებული ნაერთების გამოყენებით.
საპოხი ცხიმი არის მყარი ან ნახევრად მყარი ლუბრიკანტი, რომელიც შედგება თხევადი საპოხი მასალისგან, რომელიც სქელდება მასში გასქელება აგენტების დაშლით. საპოხი ცხიმის წარმოებისთვის, საპოხი ზეთები გამოიყენება როგორც ბაზის ზეთები და წარმოადგენს ძირითად ინგრედიენტს. საპოხი ცხიმი შეიცავს დაახლ. 70%-დან 80%-მდე საპოხი ზეთი.
შეღწევადი ლუბრიკანტები და მშრალი საპოხი მასალები არის შემდგომი ტიპები, რომლებიც ძირითადად გამოიყენება ნიშური აპლიკაციებისთვის.
ნანო დანამატები, როგორც ზემოთ ჩამოთვლილი სამაგალითო, წარმატებით შეიძლება შერეული იყოს ლუბრიკანტებში ულტრაბგერითი დისპერსერების გამოყენებით.
ლიტერატურა / ცნობები
- 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 აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია to სამრეწველო ზომა.