Maziva z izboljšanimi funkcijami nanodelcev
Mazalna olja imajo lahko veliko koristi od nanoaditivov, ki pomagajo zmanjšati trenje in nošnje. Vendar je ključnega pomena, da se nano-aditivi, kot so nanodelci, grafenska monolasa ali nanosfere z jedrom, enotno in enkrat razpršijo v mazivo. Ultrazvočna disperzija se je izkazala kot zanesljiva in učinkovita metoda mešanja, ki zagotavlja homogeno porazdelitev nanodelcev in preprečuje združevanje.
Kako razpršiti nano-dodatke v mazanje tekočine? – Z Ultrazvočno!
Uporaba nanoaditivov v mazivah velja za eno najučinkovitejših metod za izboljšanje triboloških značilnosti zmanjševanja trenja in nošenja. Tako tribološko izboljšanje zelo povečuje ohranjanje energije, zmanjšanje emisij, s čimer se zmanjšuje vpliv na okolje.
Izziv nano-izboljšanih mazivov leži v mešanju: Nanomateriali, kot so nanodelci ali kristalna nano celuloza, zahtevajo osredotočene visoko strižene mešalce, ki razpršijo in disentanglirajo nano-materiale enotno v posamezne delce. Ustvarjanje edinstvenih energijsko gostih polj, ultrasonication z uporabo ultrazvočnih sond visoke moči je dokazano superiornost v nanomaterialni obdelavi in je s tem uveljavljena metoda za nano-disperzije.
Molzeh et al. (2009) je pokazal, da je bila disperzijo stabilnost treh različnih nanodelcev (molybdenum disulfide (MoS2), volframovega disulfida (WS2) in heksagonalnega boron nitrida (hBN)) v CIMFLO 20 z ultrazvočnim zdravljenjem boljša od one z mehanskim trenjem in mešanjem. Ker ultrazvočna kavitacija ustvarja edinstvene energetsko goste razmere, ultrasonication tipa sonde se odlično razlikuje od običajnih tehnik disperzije v učinkovitosti in učinkovitosti.
Značilnosti nanodelcev, kot so velikost, oblika in koncentracija, vplivajo na njihove tribološke lastnosti. Medtem ko se idealna velikost nano velikosti razlikuje v odvisnosti od materiala, večina nanodelcev kaže najvišje funkcionalnosti v razponu od deset do sto nanometrov. Idealna koncentracija nanoaditivov v lubrikantnem olju je večinoma med 0,1–5,0 % .
Nanodelci oksida, kot so Al2O3, CuO ali ZnO, se pogosto uporabljajo kot nanodelci, ki izboljšujejo tribološko učinkovitost maziva. Med druge dodatke spadajo aditivi brezsebel, ionske tekočine, etri iz borata, anorganski nanomateriali, nanostrukture, pridobljene iz ogljika, kot so ogljikove nanocevke (CNT), grafit in grafen. Posebni dodatki se uporabljajo za izboljšanje specifičnih lastnosti mazivih olj. Na primer, nosite preventivne maziva vsebujejo ekstremne tlačne dodatke, kot so molybdenum disulfide, grafit, sulfurized olefins in dialkyldiocarbamate kompleksi ali antiwear dodatki, kot so triarylphosphates in cink dialkyldithiophosphate.
Ultrazvočni homogenizatorji tipa so zanesljivi mešalci in se uporabljajo za oblikovanje visoko zmogljivih maziva. Znan kot superioren, ko gre za pripravo nano-velikih vzmetenja, sonication je zelo učinkovit za industrijsko proizvodnjo lubrikantnih olj.
Industrijski ultrazvočni mešalni sistem za visoko-pretočno disperzijo nanodelcev v mazalna olja.
- izboljšanje tribološke učinkovitosti
- enotna nano-aditivna vključitev
- maziva na osnovi rastlinskega olja
- priprava tribofilma
- tekočine za oblikovanje pločevine
- nanofluidov za izboljšano učinkovitost hlajenje
- ionske tekočine v lubrikah na osnovi kevo ali olja
- tekočine za broširanje
Ultrazvočna disperzija aluminijevega oksida (Al2O3) ima za rezultat pomembno zmanjšanje velikosti delcev in enotno disperzijo.
Proizvodnja maziva z nano-dodatki
Za proizvodnjo nano ojačanih mazalnih olj so ključnega pomena ustrezna nano-materiala in močna, učinkovita disperzija. Brez zanesljive in dolgotrajne stabilne nano-disperzije ni mogoče proizvajati visoko zmogljivega maziva.
Ultrazvočno mešanje in razpršitev je uveljavljena metoda za izdelavo visoko zmogljivo mazivo. Osnovno olje maziva je okrepljeno z dodatki, kot so nanomateriali, polimeri, zaviralci korozije, antioksidanti in drugi fini agregati. Ultrazvočne striže sile so zelo učinkovite pri zagotavljanju zelo fine porazdelitve velikosti delcev. Ultrazvočne (sonomehanske) sile so sposobne mlinati tudi primarne delce in se uporabljajo za funkcionalno delovanje delcev, tako da so posledični nanodelci nudijo vrhunske lastnosti (npr. spreminjanje površine, NP jedra, doped NPs).
Ultrazvočni visoko mazivni mešalci lahko zelo pomagajo pri učinkoviti izdelavi visokozmogljivo mazivo!
Mešanica olja s cink dialkildiofosfatom (ZDDP) in površinsko spremenjenimi nanodelci PTFE (PHGM) po ultrazvočni disperziji.
(Študija in slika: Sharma et al., 2017)
Roman Nano-dodatki v mazalna olja
Novi nano-velikosti dodatki so razviti za nadaljnje izboljšanje funkcionalnosti in uspešnost mazalnih olj in masti. Na primer, celuloza nano-kristali (CNCs) so raziskave in testirani za oblikovanje zelenih maziva. Zdravilo Zakani et al. (2022) je pokazalo, da – v primerjavi z nenavadanim podmazivnim suspenzijam – CNC maziva bi lahko zmanjšala COF (koeficient trenja) in se oblekla za skoraj 25 oziroma 30 %. Rezultati te študije kažejo, da ultrasonication obdelava lahko bistveno izboljša učinkovitost mazanje CNC vohune.
Ultrazvočni razpršilci visokih zmogljivosti za proizvodnjo maziva
Kadar se nanoaditivi uporabljajo v industrijskih proizvodnih procesih, kot je proizvodnja mazalnih olj, je ključnega pomena, da se suhi praški (npr. nanomateriali) homogeno zmešajo v tekočo fazo (mazivo olje). Disperzija nano delcev zahteva zanesljivo in učinkovito tehniko mešanja, ki uporablja dovolj energije za razbitje strjenih delcev, da se izpustijo lastnosti nano-skalnih delcev. Ultrasonicatorji so znani kot močni in zanesljivi razpršilci, zato se uporabljajo za deaglomeracijo in distribucijo različnih materialov, kot so aluminijev oksid, nanocevke, grafen, minerali in številni drugi materiali homogeno v tekoči fazi, kot so mineralna, sintetična ali rastlinska olja. Hielscher Ultrasonics designs, proizvaja in distribuira visoke zmogljivosti ultrazvočne razpršilce za vsako vrsto homogenizacije in deagglomeration aplikacije.
Kontaktirajte nas zdaj, da izveste več o ultrazvočni disperzijo nanoaditivov v maziva!
V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:
| serija Volume | Pretok | Priporočena naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 00,1 do 20L | 00,2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L / min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| ni podatkov | 10 do 100L / min | UIP16000 |
| ni podatkov | večja | gruča UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev za mešanje aplikacij, disperzijo, emulgiranje in ekstrakcijo na lab, pilot in industrijske lestvice.
PTFE nanolubrikani po 7 dneh priprave (A: bazno olje, B: PTFE nanolubrikant z ultrasonikacijo 1 h, C: PTFE nanolubrikant s 30 min. ultrasonication).
(Študija in slika: © Kumar et al., 2013)
Učinek ultrasonication na disperzijo stabilnost Al2O3 v maziva.
(Študija in grafika: © Sharif et al., 2017)
Dejstva je treba vedeti
Kaj so maziva?
Glavna uporaba maziva ali mazalnih olj je zmanjšati trenje in nositi iz mehanskega stika kot tudi toplote. Glede na njihovo uporabo in sestavo se maziva delijo na motorna olja, prenosne tekočine, hidravlične tekočine, zobnična olja in industrijska maziva.
Zato se maziva pogosto uporabljajo v motornih vozilih in industrijskih strojih. Da bi zagotovili dobro mazanje, mazalna olja običajno vsebujejo 90% baznega olja (večinoma naftne frakcije, tj. mineralna olja) in manj kot 10% dodatkov. Ko se izognemo mineralnih olj, se lahko kot alternativna bazna olja uporabljajo rastlinska olja ali sintetične tekočine, kot so hidrogenirani poliolefini, etri, silikoni, fluoroogljiki in mnogi drugi. Glavna uporaba maziva je zmanjšanje trenja in nošnje iz mehanskega stika kot tudi zmanjšanje trenja toplote in energijskih izgub. Zato se maziva pogosto uporabljajo v motornih vozilih in industrijskih strojih.
Antioksidantne snovi, kot so aminski infenolični primarni antioksidanti, naravne kisline, razpadalci peroksida in pirazini, podaljšajo življenjski cikel maziva s povečanjem oksidacijske odpornosti. Zato je osnovno olje zaščiteno pred razgradnjami toplote, saj se termo-oksidativna razgradnja pojavi v zmanjšani in zakasnitvi.
Vrste maziva
Tekoča maziva: Tekoča maziva na splošno temeljijo na eni vrsti baznega olja. Temu baznem olju se pogosto dodajajo druge snovi, da bi izboljšali funkcionalnost in učinkovitost. Tipični dodatki so na primer voda, mineralno olje, lanolin, rastlinska ali naravna olja, nanoaditivi itd.
Večina maziva so tekočine, ki se lahko razvrstijo glede na njihov izvor v dve skupini:
- Mineralna olja: Mineralna olja so mazalna olja, rafinirano iz surovega olja.
- Sintetična olja: Sintetična olja so mazalna olja, ki se proizvajajo z uporabo spojin, ki so umetno spremenjena ali sintetiizirana iz spremenjenega zemeljskega olja.
Mazalna mast je trdna ali polsolidna maziva, ki je sestavljena iz tekočega maziva, ki se zgošča z razpršitvami zgoščevanja v vanje. Za proizvodnjo masti za mazanje se mazalna olja uporabljajo kot bazna olja in so glavna sestavina. Mazalna mast vsebuje približno 70% do 80% mazalnega olja.
Penetracialna maziva in suha maziva so nadaljnje vrste, ki se uporabljajo večinoma za nišne aplikacije.
Nanoaditivi, kot je navedeno zgledno zgoraj, se lahko uspešno zmešajo v maziva z uporabo ultrazvočnih razpršilcev.
Literatura/reference
- 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 proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev iz laboratorij do industrijske velikosti.