Смазочные материалы с функциональными свойствами, улучшенными наночастицами

Нанодобавки могут значительно улучшить свойства смазочных масел, помогая уменьшить трение и износ. Однако крайне важно, чтобы нанодобавки, такие как наночастицы, монослои графена или наносферы типа «ядро–оболочка», были равномерно диспергированы в смазочном материале в виде отдельных частиц. Ультразвуковое диспергирование зарекомендовало себя как надежный и эффективный метод смешивания, обеспечивающий однородное распределение наночастиц и предотвращающий агрегацию.

Как диспергировать нанодобавки в смазочных жидкостях? – С помощью ультразвука!

Использование нанодобавок в смазочных материалах считается одним из наиболее эффективных методов улучшения трибологических характеристик, позволяющим уменьшить трение и износ. Такое улучшение трибологических свойств значительно способствует энергосбережению и снижению выбросов, тем самым уменьшая воздействие на окружающую среду.
Сложность получения смазочных материалов с улучшенными за счет нанодобавок свойствами заключается в смешивании: наноматериалы, такие как наночастицы или кристаллическая наноцеллюлоза, требуют смесителей с высокой интенсивностью сдвига и концентрированным воздействием, которые равномерно диспергируют наноматериалы и разделяют их переплетенные структуры на отдельные частицы. Создавая уникальные поля с высокой плотностью энергии, обработка ультразвуком с использованием мощных ультразвуковых зондов доказала свое превосходство при обработке наноматериалов и поэтому является признанным методом получения нанодисперсий.
Molseh et al. (2009) показали, что стабильность дисперсий трех различных видов наночастиц (дисульфида молибдена (MoS2), дисульфида вольфрама (WS2) и гексагонального нитрида бора (hBN)) в CIMFLO 20 при обработке ультразвуком была выше, чем при механическом встряхивании и перемешивании. Поскольку ультразвуковая кавитация создает уникальные условия с высокой плотностью энергии, обработка ультразвуком с помощью зонда превосходит традиционные методы диспергирования по результативности и эффективности.
Такие характеристики наночастиц, как размер, форма и концентрация, влияют на их трибологические свойства. Хотя идеальный наноразмер зависит от материала, большинство наночастиц проявляют наиболее высокие функциональные свойства в диапазоне от десяти до ста нанометров. Оптимальная концентрация нанодобавок в смазочном масле обычно составляет 0,1–5,0% .
Наночастицы оксидов, таких как Al2O3, CuO или ZnO, широко используются для улучшения трибологических характеристик смазочных материалов. Другие добавки включают беззольные присадки, ионные жидкости, эфиры борной кислоты, неорганические наноматериалы, углеродные наноструктуры, такие как углеродные нанотрубки (CNTs), графит и графен. Для улучшения определенных свойств смазочных масел используются специальные присадки. Например, смазочные материалы для предотвращения износа содержат противозадирные присадки, такие как дисульфид молибдена, графит, осерненные олефины и диалкилдитиокарбаматные комплексы, либо противоизносные присадки, такие как триарилфосфаты и диалкилдитиофосфат цинка.
Ультразвуковые гомогенизаторы зондового типа являются надежными смесителями и используются для приготовления высокоэффективных смазочных материалов. Обработка ультразвуком, известная своим превосходством при приготовлении суспензий с наноразмерными частицами, отличается высокой эффективностью при промышленном производстве смазочных масел.
 
Узнайте больше об ультразвуковых диспергаторах для производства наносмазочных материалов!
 

Ультразвуковое диспергирование оксида алюминия (Al2O3) приводит к значительному уменьшению размера частиц и равномерному диспергированию.

Производство смазочных материалов с нанодобавками

Для производства смазочных масел, улучшенных наноматериалами, крайне важны подходящий наноматериал и мощный, эффективный метод диспергирования. Без надежной нанодисперсии, стабильной в течение длительного времени, невозможно изготовить высокоэффективный смазочный материал.
Ультразвуковое смешивание и диспергирование является признанным методом производства высокоэффективных смазочных материалов. Свойства базового масла смазочных материалов улучшают добавками, такими как наноматериалы, полимеры, ингибиторы коррозии, антиоксиданты и другие мелкодисперсные агрегаты. Ультразвуковые силы сдвига высокоэффективны для получения распределения частиц с очень малыми размерами. Ультразвуковые (сономеханические) силы способны измельчать даже первичные частицы и применяются для функционализации частиц, благодаря чему полученные наночастицы обладают превосходными характеристиками (например, модификация поверхности, наночастицы типа «ядро–оболочка», легированные наночастицы).
Ультразвуковые смесители с высокой интенсивностью сдвига могут значительно помочь в эффективном производстве высокоэффективных смазочных материалов!

Новые нанодобавки в смазочных маслах

Новые наноразмерные добавки разрабатываются для дальнейшего улучшения функциональных свойств и эксплуатационных характеристик смазочных масел и пластичных смазок. Например, нанокристаллы целлюлозы (CNCs) исследуются и испытываются для разработки экологичных смазочных материалов. Zakani et al. (2022) показали, что по сравнению со смазочными суспензиями, не подвергавшимися обработке ультразвуком, обработанные ультразвуком смазочные материалы с CNC могли уменьшать COF (коэффициент трения) и износ почти на 25 и 30% соответственно. Результаты этого исследования позволяют предположить, что обработка ультразвуком может значительно улучшить смазочные характеристики водных суспензий CNC.

Высокоэффективные ультразвуковые диспергаторы для производства смазочных материалов

Когда нанодобавки используются в промышленных производственных процессах, таких как производство смазочных масел, крайне важно однородно смешивать сухие порошки (то есть наноматериалы) с жидкой фазой (смазочным маслом). Для диспергирования наночастиц требуется надежный и результативный метод смешивания, при котором подводится достаточно энергии для разрушения агломератов, чтобы раскрыть свойства наноразмерных частиц. Ультразвуковые аппараты хорошо известны как мощные и надежные диспергаторы, поэтому их используют для деагломерации и однородного распределения различных материалов, таких как оксид алюминия, нанотрубки, графен, минералы и многие другие материалы, в жидкой фазе, например в минеральных, синтетических или растительных маслах. Hielscher Ultrasonics разрабатывает, производит и поставляет высокоэффективные ультразвуковые диспергаторы для любых задач гомогенизации и деагломерации.
Свяжитесь с нами прямо сейчас, чтобы узнать больше об ультразвуковом диспергировании нанодобавок в смазочных материалах!

Приведенная ниже таблица дает представление о приблизительной производительности наших ультразвуковых аппаратов: