Lubrifikantë me funksione të përmirësuara nga nano grimcat
Vajrat lubrifikues mund të përfitojnë shumë nga nano-aditivët, të cilët ndihmojnë në reduktimin e fërkimit dhe konsumit. Sidoqoftë, është thelbësore që nano-aditivët si nanogrimcat, monoshtresat e grafenit ose nanosferat e lëvozhgës së bërthamës të shpërndahen në mënyrë uniforme dhe të vetme në lubrifikant. Dispersioni tejzanor është provuar si metodë e besueshme dhe efikase e përzierjes, duke siguruar shpërndarje homogjene të nanogrimcave dhe duke parandaluar grumbullimin.
Si të shpërndahen nano-aditivët në lëngjet lubrifikuese? – Me ultratinguj!
Përdorimi i nano-aditivëve në lubrifikantë konsiderohet si një nga metodat më efektive për të përmirësuar karakteristikat tribologjike duke reduktuar fërkimin dhe konsumin. Një përmirësim i tillë tribologjik rrit në masë të madhe ruajtjen e energjisë, reduktimin e emetimeve, duke ulur kështu ndikimin mjedisor.
Sfida e lubrifikantëve nano-përmirësuar qëndron në përzierjen: Nanomaterialet si nanogrimcat ose nanoceluloza kristalore kërkojnë mikserë të fokusuar me prerje të lartë që shpërndajnë dhe shpërndajnë nano-materialet në mënyrë uniforme në grimca të vetme. Krijimi i fushave unike të dendura me energji, ultratingulli duke përdorur sonda me ultratinguj me fuqi të lartë është vërtetuar epërsi në përpunimin e nanomaterialeve dhe në këtë mënyrë është metoda e vendosur për nano-dispersionet.
Molseh etj. (2009) tregoi se qëndrueshmëria e shpërndarjes së tre nanogrimcave të ndryshme (disulfidi i molibdenit (MoS2), disulfidi i tungstenit (WS2) dhe nitridi i borit gjashtëkëndor (hBN)) në CIMFLO 20 me trajtim tejzanor ishte më i mirë se ai me lëkundje dhe nxitje mekanike. Meqenëse kavitacioni tejzanor krijon kushte unike të dendura me energji, ultratingulli i tipit të sondës i kalon teknikat konvencionale të shpërndarjes në efektivitet dhe efikasitet.
Karakteristikat e nanogrimcave si madhësia, forma dhe përqendrimi po ndikojnë në vetitë e tyre tribologjike. Ndërsa nano-madhësia ideale ndryshon në varësi të materialit, shumica e nanogrimcave shfaqin funksionalitetet më të larta në rangun nga dhjetë deri në njëqind nanometra. Përqendrimi ideal i nano-aditivëve në vaj lubrifikues është kryesisht midis 0,1-5,0%.
Nanogrimcat okside si Al2O3, CuO ose ZnO përdoren gjerësisht si nanogrimca duke përmirësuar performancën tribologjike të lubrifikantëve. Aditivë të tjerë përfshijnë aditivë pa hi, lëngje jonike, estere borate, nanomateriale inorganike, nanostruktura me prejardhje nga karboni si nanotubat e karbonit (CNTs), grafiti dhe grafeni. Aditivët specifikë përdoren për të përmirësuar vetitë specifike të vajrave lubrifikues. Për shembull, lubrifikantët parandalues të veshjes përmbajnë aditivë me presion ekstrem, si disulfidi i molibdenit, grafiti, olefinat e sulfuzuara dhe komplekset dialkildithiokarbamate ose aditivë kundër konsumit si triarilfosfatet dhe dialkildithiofosfati i zinkut.
Homogjenizuesit e tipit sondë tejzanor janë mikserë të besueshëm dhe përdoren për formulimin e lubrifikantëve me performancë të lartë. E njohur si superiore kur bëhet fjalë për përgatitjen e suspensioneve me madhësi nano, sonikimi është shumë efikas për prodhimin industrial të vajrave lubrifikues.
Sistemi industrial i përzierjes tejzanor për shpërndarjen me fuqi të lartë të nanogrimcave në vajra lubrifikues.
- performanca e përmirësuar tribologjike
- inkorporim uniform i nano-aditivëve
- lubrifikantë me bazë vaji vegjetal
- përgatitja e tribofilmit
- lëngje formuese të llamarinës
- nanofluide për efikasitet të përmirësuar ftohës
- lëngje jonike në lubrifikim ujor ose me bazë vaji
- lëngje për të pirë
Shpërndarja tejzanor e oksidit të aluminit (Al2O3) rezulton në një reduktim të ndjeshëm të madhësisë së grimcave dhe shpërndarje uniforme.
Prodhimi i Lubrifikantëve me Nano-Aditiv
Për prodhimin e vajrave lubrifikues nano-përforcuar, nano-materiali adekuat dhe një teknikë e fuqishme dhe efikase e shpërndarjes janë thelbësore. Pa nano-dispersion të qëndrueshëm dhe afatgjatë, nuk mund të prodhohet një lubrifikant me performancë të lartë.
Përzierja dhe shpërndarja me ultratinguj është një metodë e vendosur për prodhimin e lubrifikantëve me performancë të lartë. Vaji bazë i lubrifikantëve është i përforcuar me aditivë të tillë si nanomateriale, polimere, frenues korrozioni, antioksidantë dhe agregate të tjerë të imët. Forcat prerëse tejzanor janë shumë efikase në sigurimin e një shpërndarjeje shumë të imët të madhësisë së grimcave. Forcat ultrasonike (sonomekanike) janë të afta të bluajnë edhe grimcat primare dhe aplikohen për të funksionalizuar grimcat, në mënyrë që nanogrimcat që rezultojnë të ofrojnë karakteristika superiore (p.sh. modifikimi i sipërfaqes, NP-të e bërthamës, NP-të e dopuara).
Përzierësit tejzanor me prerje të lartë mund të ndihmojnë shumë në prodhimin e lubrifikantëve me performancë të lartë në mënyrë efikase!
Përzierje vaji me dialkilditiofosfat zinku (ZDDP) dhe nanogrimca PTFE të modifikuara në sipërfaqe (PHGM) pas shpërndarjes tejzanor.
(Studimi dhe fotografia: Sharma et al., 2017)
Novel Nano-Aditivët në vajrat lubrifikues
Aditivë të rinj me madhësi nano janë zhvilluar për të përmirësuar më tej funksionalitetet dhe performancën e vajrave lubrifikues dhe yndyrave. Për shembull, nano-kristalet e celulozës (CNC) janë hulumtuar dhe testuar për formulimin e lubrifikantëve të gjelbër. Zakani etj. (2022) tregoi se – në krahasim me suspensionet lubrifikuese pa zë – Lubrifikantët CNC me sonikë mund të ulin COF (koeficientin e fërkimit) dhe konsumin me pothuajse 25 dhe 30% respektivisht. Rezultatet e këtij studimi sugjerojnë se përpunimi me ultratinguj mund të përmirësojë ndjeshëm performancën e lubrifikimit të pezullimeve ujore CNC.
Dispersues tejzanor me performancë të lartë për prodhimin e lubrifikantëve
Kur nano-aditivët përdoren në proceset e prodhimit industrial, siç është prodhimi i vajrave lubrifikues, është thelbësore që pluhurat e thatë (dmth. nanomaterialet) të përzihen në mënyrë homogjene në një fazë të lëngshme (vaj lubrifikues). Shpërndarja e nano-grimcave kërkon një teknikë përzierjeje të besueshme dhe efektive, e cila përdor energji të mjaftueshme për të thyer aglomeratet në mënyrë që të çlirojë cilësitë e grimcave në shkallë nano. Ultrasonikët janë të mirënjohur si shpërndarës të fuqishëm dhe të besueshëm, prandaj përdoren për të deaglomeruar dhe shpërndarë materiale të ndryshme si oksidi i aluminit, nanotubat, grafeni, mineralet dhe shumë materiale të tjera në mënyrë homogjene në një fazë të lëngshme si vajrat minerale, sintetikë ose bimorë. Hielscher Ultrasonics projekton, prodhon dhe shpërndan dispersues tejzanor me performancë të lartë për çdo lloj aplikimi homogjenizimi dhe deaglomerimi.
Na kontaktoni tani për të mësuar më shumë rreth shpërndarjes tejzanor të nano-aditivëve në lubrifikantë!
Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë:
| Vëllimi i Serisë | Shkalla e rrjedhjes | Devices rekomanduara |
|---|---|---|
| 1 deri 500mL | 10 deri 200mL / min | UP100H |
| 10 deri në 2000 ml | 20 deri 400mL / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 deri në 20L | 0.2 deri në 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100L | 2 deri në 10L / min | UIP4000hdT |
| 15 deri në 150 litra | 3 deri në 15 l/min | UIP6000hdT |
| na | 10 deri në 100L / min | UIP16000 |
| na | më e madhe | grup i UIP16000 |
Na kontaktoni! / Pyet Na!
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë për përzierjen e aplikacioneve, shpërndarjen, emulsifikimin dhe nxjerrjen në shkallë laboratorike, pilot dhe industriale.
Nanolubrifikantë PTFE pas 7 ditësh përgatitjeje (A: vaj bazë, B: nanolubrifikant PTFE me ultratinguj 1 orë, C: nanolubrifikant PTFE me ultratinguj 30 min).
(Studimi dhe fotografia: © Kumar et al., 2013)
Efekti i ultrazërit në stabilitetin e shpërndarjes së Al2O3 në lubrifikantë.
(Studim dhe grafik: © Sharif et al., 2017)
Fakte të vlefshme
Çfarë janë Lubrifikantët?
Përdorimi kryesor i lubrifikantëve ose vajrave lubrifikues është zvogëlimi i fërkimit dhe konsumit nga kontakti mekanik si dhe nxehtësia. Në varësi të përdorimit dhe përbërjes së tyre, lubrifikantët ndahen në vajra motori, lëngje transmisioni, lëngje hidraulike, vajra ingranazhesh dhe lubrifikantë industrialë.
Prandaj, lubrifikantët përdoren gjerësisht në automjetet motorike, si dhe në makineritë industriale. Për të siguruar lubrifikim të mirë, vajrat lubrifikues zakonisht përmbajnë 90% vaj bazë (kryesisht fraksione nafte, dmth vajra minerale) dhe më pak se 10% aditivë. Kur shmangen vajrat minerale, vajrat bimore ose lëngjet sintetike si poliolefinat e hidrogjenizuara, esteret, silikonet, fluorokarbonet dhe shumë të tjera mund të përdoren si vajra bazë alternative. Përdorimi kryesor i lubrifikantëve është zvogëlimi i fërkimit dhe konsumit nga kontakti mekanik, si dhe zvogëlimi i humbjeve të nxehtësisë dhe energjisë nga fërkimi. Prandaj, lubrifikantët përdoren gjerësisht në automjetet motorike, si dhe në makineritë industriale.
Substancat antioksiduese si antioksidantët primar amine dhe fenolik, acidet natyrale, dekompozuesit e peroksidit dhe pirazinat zgjasin ciklin jetësor të lubrifikantëve duke rritur rezistencën oksiduese. Kështu, vaji bazë mbrohet nga degradimi i nxehtësisë pasi prishja termooksiduese ndodh në formë të reduktuar dhe të vonuar.
Llojet e lubrifikantëve
Lubrifikantë të lëngshëm: Lubrifikantët e lëngshëm zakonisht bazohen në një lloj vaji bazë. Këtij vaji bazë shpesh i shtohen substanca për të përmirësuar funksionalitetin dhe performancën. Aditivët tipikë përfshijnë për shembull, ujin, vajin mineral, lanolinën, vajin vegjetal ose natyror, nano-aditivët etj.
Shumica e lubrifikantëve janë të lëngshëm dhe sipas origjinës së tyre mund të klasifikohen në dy grupe:
- Vajrat minerale: Vajrat minerale janë vajra lubrifikues të rafinuar nga nafta e papërpunuar.
- Vajrat sintetikë: Vajrat sintetikë janë vajra lubrifikues që prodhohen duke përdorur komponime që modifikohen artificialisht ose sintetizohen nga nafta e modifikuar.
Yndyra lubrifikuese është një lubrifikant i ngurtë ose gjysmë i ngurtë i cili përbëhet nga një lubrifikant i lëngshëm, i cili trashet duke shpërndarë në të agjentë trashësues. Për të prodhuar yndyrë lubrifikuese, vajrat lubrifikues përdoren si vajra bazë dhe janë përbërësi kryesor. Yndyrat lubrifikuese përmbajnë përafërsisht. 70% deri në 80% të vajit lubrifikues.
Lubrifikantë depërtues dhe lubrifikantë të thatë janë lloje të mëtejshme, të cilat aplikohen kryesisht për aplikime të veçanta.
Nano-aditivët siç janë renditur shembulli më sipër mund të përzihen me sukses në lubrifikantë duke përdorur dispersues tejzanor.
Literatura / Referencat
- 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 prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë nga laborator në madhësia industriale.