Smērvielas ar nanodaļiņu uzlabotām funkcijām
Smēreļļas var gūt lielu labumu no nano piedevām, kas palīdz samazināt berzi un nodilumu. Tomēr ir ļoti svarīgi, lai nanopiedevas, piemēram, nanodaļiņas, grafēna monoslāņi vai kodola apvalka nanosfēras, būtu vienmērīgi un atsevišķi izkliedētas smērvielā. Ultraskaņas dispersija ir pierādīta kā uzticama un efektīva sajaukšanas metode, kas nodrošina viendabīgu nanodaļiņu sadalījumu un novērš agregāciju.
Kā izkliedēt nano piedevas eļļošanas šķidrumos? – Ar Ultrasonics!
Nano piedevu izmantošana smērvielās tiek uzskatīta par vienu no efektīvākajām metodēm, lai uzlabotu triboloģiskās īpašības, samazinot berzi un nodilumu. Šādi triboloģiskie uzlabojumi ievērojami uzlabo enerģijas taupīšanu, emisiju samazināšanu, tādējādi samazinot ietekmi uz vidi.
Nano uzlaboto smērvielu problēma ir saistīta ar sajaukšanu: Nanomateriāliem, piemēram, nanodaļiņām vai kristāliskai nanocelulozei, ir nepieciešami koncentrēti augstas bīdes maisītāji, kas nanomateriālus vienmērīgi izkliedē un sadala atsevišķās daļiņās. Radot unikālus enerģētiski blīvus laukus, ultrasonication, izmantojot lieljaudas ultraskaņas zondes, ir pierādīts pārākums nanomateriālu apstrādē un tādējādi ir izveidota metode nano-dispersijām.
(2009) parādīja, ka trīs dažādu nanodaļiņu (molibdēna disulfīda (MoS2), volframa disulfīda (WS2) un sešstūra bora nitrīda (hBN)) dispersijas stabilitāte CIMFLO 20 ar ultraskaņas apstrādi bija labāka nekā ar mehānisku kratīšanu un maisīšanu. Tā kā ultraskaņas kavitācija rada unikālus enerģētiski blīvus apstākļus, zondes tipa ultrasonication izceļas ar parastajām dispersijas metodēm efektivitātē un efektivitātē.
Nanodaļiņu īpašības, piemēram, izmērs, forma un koncentrācija, ietekmē to triboloģiskās īpašības. Lai gan ideāls nano izmērs atšķiras atkarībā no materiāla, lielākajai daļai nanodaļiņu ir visaugstākās funkcijas diapazonā no desmit līdz simtiem nanometru. Ideāla nanopiedevu koncentrācija lubrikanta eļļā galvenokārt ir no 0, 1 līdz 5, 0% .
Oksīda nanodaļiņas, piemēram, Al2O3, CuO vai ZnO, tiek plaši izmantotas kā nanodaļiņas, kas uzlabo smērvielu triboloģisko veiktspēju. Citas piedevas ietver bezpelnu piedevas, jonu šķidrumus, borāta esterus, neorganiskus nanomateriālus, no oglekļa iegūtas nanostruktūras, piemēram, oglekļa nanocaurulītes (CNT), grafītu un grafēnu. Īpašas piedevas tiek izmantotas, lai uzlabotu lubrikanta eļļu specifiskās īpašības. Piemēram, nodiluma profilaktiskās smērvielas satur ekstremāla spiediena piedevas, piemēram, molibdēna disulfīdu, grafītu, sulfurizētus olefīnus un dialkyldithiocarbamate kompleksus vai pretnodiluma piedevas, piemēram, triarilfosfātus un cinka dialkyldithiofosfātu.
Ultraskaņas zondes tipa homogenizatori ir uzticami maisītāji un tiek izmantoti augstas veiktspējas smērvielu pagatavošanai. Slavens kā pārāks, kad runa ir par nano izmēra suspensiju sagatavošanu, ultraskaņas apstrāde ir ļoti efektīva lubrikantu eļļu rūpnieciskai ražošanai.
Rūpnieciskā ultraskaņas sajaukšanas sistēma nanodaļiņu augstas caurlaidspējas dispersijai smēreļļās.
- uzlabota triboloģiskā veiktspēja
- vienota nanopiedevu iekļaušana
- augu eļļas bāzes smērvielas
- Triboplēves sagatavošana
- lokšņu metāla formēšanas šķidrumi
- nanofluīdi uzlabotai dzesēšanas efektivitātei
- jonu šķidrumi ūdens vai eļļas bāzes lubrikantā
- šķidrumi, kas izšauj
Alumīnija oksīda (Al2O3) ultraskaņas dispersija rada ievērojamu daļiņu izmēra samazinājumu un vienmērīgu dispersiju.
Smērvielu ražošana ar nano piedevām
Nano pastiprinātu smēreļļu ražošanai izšķiroša nozīme ir atbilstošam nanomateriālam un spēcīgai, efektīvai dispersijas tehnikai. Bez uzticamas un ilgstošas stabilas nanodispersijas nevar ražot augstas veiktspējas smērvielu.
Ultraskaņas sajaukšana un izkliedēšana ir izveidota metode augstas veiktspējas smērvielu ražošanai. Smērvielu bāzes eļļa ir pastiprināta ar tādām piedevām kā nanomateriāli, polimēri, korozijas inhibitori, antioksidanti un citi smalki agregāti. Ultraskaņas bīdes spēki ir ļoti efektīvi, nodrošinot ļoti smalku daļiņu izmēra sadalījumu. Ultraskaņas (sonomehāniskie) spēki spēj sasmalcināt pat primārās daļiņas un tiek pielietoti, lai funkcionalizētu daļiņas, lai iegūtās nanodaļiņas piedāvātu augstākas īpašības (piemēram, virsmas modifikācija, serdes apvalka NPs, dopēti NP).
Ultraskaņas augstas bīdes maisītāji var ievērojami palīdzēt efektīvi ražot augstas veiktspējas smērvielas!
Eļļas maisījums ar cinka dialkyldithiofosfātu (ZDDP) un virsmas modificētām PTFE nanodaļiņām (PHGM) pēc ultraskaņas dispersijas.
(Pētījums un attēls: Sharma et al., 2017)
Jaunas nanopiedevas smēreļļās
Jaunas nano izmēra piedevas tiek izstrādātas, lai vēl vairāk uzlabotu smēreļļu un smērvielu funkcionalitāti un veiktspēju. Piemēram, celulozes nanokristāli (CNC) ir pētījumi un pārbaudīti zaļo smērvielu pagatavošanai. (2022) pierādīja, ka – salīdzinot ar nesonikētām eļļošanas suspensijām – CNC smērvielas ar ultraskaņu var samazināt COF (berzes koeficientu) un nodilumu attiecīgi par gandrīz 25 un 30%. Šī pētījuma rezultāti liecina, ka ultrasonication apstrāde var ievērojami uzlabot CNC ūdens suspensiju eļļošanas veiktspēju.
Augstas veiktspējas ultraskaņas izkliedētāji smērvielu ražošanai
Ja nanopiedevas izmanto rūpnieciskos ražošanas procesos, piemēram, smēreļļu ražošanā, ir ļoti svarīgi, lai sausie pulveri (t. i., nanomateriāli) tiktu homogēni sajaukti šķidrā fāzē (lubrikanta eļļā). Nanodaļiņu dispersijai ir nepieciešama uzticama un efektīva sajaukšanas tehnika, kas izmanto pietiekami daudz enerģijas, lai sadalītu aglomerātus, lai atraisītu nano mēroga daļiņu īpašības. Ultrasonikatori ir labi pazīstami kā spēcīgi un uzticami disperģētāji, tāpēc tos izmanto, lai deaglomerētu un izplatītu dažādus materiālus, piemēram, alumīnija oksīdu, nanocaurulītes, grafēnu, minerālus un daudzus citus materiālus viendabīgi šķidrā fāzē, piemēram, minerālu, sintētiskās vai augu eļļas. Hielscher Ultrasonics projektē, ražo un izplata augstas veiktspējas ultraskaņas izkliedētājus jebkura veida homogenizācijas un deagglomerācijas lietojumiem.
Sazinieties ar mums tagad, lai uzzinātu vairāk par nano-piedevu ultraskaņas dispersiju smērvielās!
Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu:
| partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamie ierīces |
|---|---|---|
| 1 līdz 500mL | 10 līdz 200 ml / min | UP100H |
| 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 līdz 20L | 0.2 līdz 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100 l | 2 līdz 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 līdz 150L | 3 līdz 15L/min | UIP6000hdT |
| nav | | 10 līdz 100 l / min | UIP16000 |
| nav | | lielāks | klasteris UIP16000 |
Sazinies ar mums! / Uzdot mums!
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus lietojumprogrammu sajaukšanai, dispersijai, emuulģēšanai un ekstrakcijai laboratorijā, pilotā un rūpnieciskajā mērogā.
PTFE nanolubricants pēc 7 dienu sagatavošanas (A: bāzes eļļa, B: PTFE nanolubricant ar 1 h ultrasonication, C: PTFE nanolubricant ar 30 min. ultrasonication).
(Pētījums un attēls: © Kumar et al., 2013)
Ultrasonication ietekme uz Al2O3 dispersijas stabilitāti smērvielās.
(Pētījums un grafiks: © Sharif et al., 2017)
Fakti ir vērts zināt
Kas ir smērvielas?
Smērvielu vai lubrikantu eļļu galvenais lietojums ir berzes un nodiluma samazināšana no mehāniskā kontakta, kā arī siltuma. Atkarībā no to izmantošanas un sastāva smērvielas ir sadalītas motoreļļās, transmisijas šķidrumos, hidrauliskajos šķidrumos, pārnesumu eļļās un rūpnieciskajās smērvielās.
Tāpēc smērvielas tiek plaši izmantotas mehāniskajos transportlīdzekļos, kā arī rūpnieciskajās iekārtās. Lai nodrošinātu labu eļļošanu, smēreļļas parasti satur 90% bāzes eļļas (galvenokārt naftas frakcijas, t.i., minerāleļļas) un mazāk nekā 10% piedevu. Ja izvairās no minerāleļļām, kā alternatīvas bāzes eļļas var izmantot augu eļļas vai sintētiskus šķidrumus, piemēram, hidrogenētus poliolefīnus, esterus, silikonus, fluorogļūdeņražus un daudzus citus. Smērvielu galvenais lietojums ir samazināt berzi un nodilumu no mehāniskā kontakta, kā arī samazināt berzes siltuma un enerģijas zudumus. Tāpēc smērvielas tiek plaši izmantotas mehāniskajos transportlīdzekļos, kā arī rūpnieciskajās iekārtās.
Antioksidatīvas vielas, piemēram, amīna un fenola primārie antioksidanti, dabiskās skābes, peroksīda sadalītāji un pirazīni, pagarina smērvielu dzīves ciklu, palielinot oksidatīvo rezistenci. Tādējādi bāzes eļļa ir aizsargāta pret siltuma degradāciju, jo termooksidatīvā sadalīšanās notiek samazinātā un aizkavētā veidā.
Smērvielu veidi
Šķidrās smērvielas: Šķidrās smērvielas parasti balstās uz viena veida bāzes eļļu. Šai bāzes eļļai bieži tiek pievienotas vielas, lai uzlabotu funkcionalitāti un veiktspēju. Tipiskas piedevas ir, piemēram, ūdens, minerāleļļa, lanolīns, augu vai dabīgā eļļa, nanopiedevas utt.
Lielākā daļa smērvielu ir šķidrumi, un tos var klasificēt pēc to izcelsmes divās grupās:
- Minerāleļļas: Minerāleļļas ir smēreļļas, kas rafinētas no jēlnaftas.
- Sintētiskās eļļas: Sintētiskās eļļas ir smēreļļas, kas ražotas, izmantojot savienojumus, kas ir mākslīgi modificēti vai sintezēti no modificētas naftas.
Eļļošanas smērviela ir cieta vai puscieta smērviela, kas sastāv no šķidras smērvielas, kas ir sabiezināta, izkliedējot tajā biezinātājus. Lai ražotu eļļošanas smērvielu, smēreļļas tiek izmantotas kā bāzes eļļas un ir galvenā sastāvdaļa. Eļļošanas smērviela satur aptuveni 70% līdz 80% smēreļļas.
Iekļūstošās smērvielas un sausās smērvielas ir citi veidi, kurus galvenokārt izmanto nišas lietojumiem.
Nano-piedevas, kā minēts iepriekš, var veiksmīgi sajaukt smērvielās, izmantojot ultraskaņas izkliedētājus.
Literatūra/atsauces
- 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 ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Laboratorija lai rūpnieciskais izmērs.