Lubrificantes com funcionalidades aprimoradas por nanopartículas

Os óleos lubrificantes podem se beneficiar muito dos nanoaditivos, que ajudam a reduzir o atrito e o desgaste. No entanto, é crucial que nanoaditivos, como nanopartículas, monocamadas de grafeno ou nanoesferas de casca de núcleo, sejam uniformemente e dispersos no lubrificante. A dispersão ultrassônica foi comprovada como um método de mistura confiável e eficiente, proporcionando distribuição homogênea de nanopartículas e evitando a agregação.

Como dispersar nanoaditivos em fluidos lubrificantes? – Com Ultrassom!

O uso de nanoaditivos em lubrificantes é considerado um dos métodos mais eficazes para melhorar as características tribológicas, reduzindo o atrito e o desgaste. Essa melhoria tribológica aumenta muito a conservação de energia, redução de emissões, diminuindo assim o impacto ambiental.
O desafio dos lubrificantes nano-melhorados está na mistura: nanomateriais como nanopartículas ou nanocelulose cristalina requerem misturadores de alto cisalhamento focados que dispersam e desembaraçam os nanomateriais uniformemente em partículas únicas. Criando campos únicos de densidade de energia, a ultrassonografia usando sondas de ultrassom de alta potência provou superioridade no processamento de nanomateriais e, portanto, é o método estabelecido para nanodispersões.
Molseh et al. (2009) mostraram que a estabilidade de dispersão de três nanopartículas diferentes (dissulfeto de molibdênio (MoS2), dissulfeto de tungstênio (WS2) e nitreto de boro hexagonal (hBN)) em CIMFLO 20 com tratamento ultrassônico foi melhor do que com agitação mecânica e agitação. Como a cavitação ultrassônica cria condições únicas de densidade de energia, a ultrassonografia do tipo sonda supera as técnicas convencionais de dispersão em eficácia e eficiência.
As características das nanopartículas, como tamanho, forma e concentração, estão influenciando suas propriedades tribológicas. Embora o tamanho nanométrico ideal varie em dependência do material, a maioria das nanopartículas mostra as mais altas funcionalidades na faixa de dez a cem nanômetros. A concentração ideal de nanoaditivos no óleo lubrificante é principalmente entre 0,1 e 5,0%.
Nanopartículas de óxido, como Al2O3, CuO ou ZnO, são amplamente utilizadas como nanopartículas, melhorando o desempenho tribológico de lubrificantes. Outros aditivos incluem aditivos sem cinzas, líquidos iônicos, ésteres de borato, nanomateriais inorgânicos, nanoestruturas derivadas de carbono como nanotubos de carbono (CNTs), grafite e grafeno. Aditivos específicos são usados para melhorar as propriedades específicas dos óleos lubrificantes. Por exemplo, lubrificantes preventivos de desgaste contêm aditivos de extrema pressão, como dissulfeto de molibdênio, grafite, olefinas sulfuradas e complexos de dialquilditiocarbamato ou aditivos antidesgaste, como triarilfosfatos e dialquilditiofosfato de zinco.
Os homogeneizadores ultrassônicos do tipo sonda são misturadores confiáveis e são usados para a formulação de lubrificantes de alto desempenho. Reconhecida como superior quando se trata da preparação de suspensões nanométricas, a sonicação é altamente eficiente para a fabricação industrial de óleos lubrificantes.

A dispersão ultrassônica de óxido de alumínio (Al2O3) resulta em uma redução significativa do tamanho das partículas e dispersão uniforme.

Fabricação de Lubrificantes com Nano-Aditivos

Para a produção de óleos lubrificantes nano-reforçados, nano-material adequado e uma técnica de dispersão poderosa e eficiente são cruciais. Sem nanodispersão confiável e estável a longo prazo, não pode ser fabricado um lubrificante de alto desempenho.
A mistura e dispersão ultrassônica é um método estabelecido para a produção de lubrificantes de alto desempenho. O óleo base dos lubrificantes é reforçado com aditivos como nanomateriais, polímeros, inibidores de corrosão, antioxidantes e outros agregados miúdos. As forças de cisalhamento ultrassônicas são altamente eficientes em fornecer uma distribuição de tamanho de partícula muito fina. As forças ultrassônicas (sonomecânicas) são capazes de moer até mesmo partículas primárias e são aplicadas para funcionalizar partículas, de modo que as nanopartículas resultantes ofereçam características superiores (por exemplo, modificação de superfície, NPs de casca de núcleo, NPs dopados).
Os misturadores ultrassônicos de alto cisalhamento podem ajudar muito a fabricar lubrificantes de alto desempenho com eficiência!

Novos nanoaditivos em óleos lubrificantes

Novos aditivos nanométricos são desenvolvidos para melhorar ainda mais as funcionalidades e o desempenho de óleos e graxas lubrificantes. Por exemplo, nanocristais de celulose (CNCs) são pesquisados e testados para a formulação de lubrificantes verdes. Zakani et al. (2022) demonstraram que – em comparação com suspensões lubrificantes não sonicadas – os lubrificantes CNC sonicados podem diminuir o COF (coeficiente de atrito) e o desgaste em quase 25 e 30%, respectivamente. Os resultados deste estudo sugerem que o processamento por ultrassom pode melhorar significativamente o desempenho de lubrificação de suspensões aquosas CNC.

Dispersores ultrassônicos de alto desempenho para fabricação de lubrificantes

Quando os nanoaditivos são usados em processos de fabricação industrial, como a produção de óleos lubrificantes, é crucial que os pós secos (ou seja, nanomateriais) sejam homogeneamente misturados em uma fase líquida (óleo lubrificante). A dispersão de nanopartículas requer uma técnica de mistura confiável e eficaz, que aplica energia suficiente para quebrar aglomerados, a fim de liberar as qualidades das partículas em nanoescala. Os ultrassônicos são conhecidos como dispersores poderosos e confiáveis, portanto, usados para desaglomerar e distribuir vários materiais, como óxido de alumínio, nanotubos, grafeno, minerais e muitos outros materiais de forma homogênea em uma fase líquida, como óleos minerais, sintéticos ou vegetais. A Hielscher Ultrasonics projeta, fabrica e distribui dispersores ultrassônicos de alto desempenho para qualquer tipo de aplicações de homogeneização e desaglomeração.
Entre em contato conosco agora para saber mais sobre a dispersão ultrassônica de nanoaditivos em lubrificantes!

A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos: