Lubrifikantë me funksionalitete të përmirësuara nga nanogrimcat
Vajrat lubrifikues mund të përfitojnë shumë nga nanoshtesat, të cilat ndihmojnë në uljen e fërkimit dhe konsumimit. Megjithatë, është thelbësore që nanoshtesat si nanogrimcat, monoshtresat e grafenit ose nanosferat me bërthamë dhe mbështjellës të shpërndahen njëtrajtësisht dhe si grimca të veçuara në lubrifikant. Dispergimi me ultratinguj është dëshmuar si një metodë përzierjeje e besueshme dhe efikase, që siguron shpërndarje homogjene të nanogrimcave dhe parandalon agregimin.
Si të dispergohen nanoshtesat në lëngjet lubrifikuese? – Me ultratinguj!
Përdorimi i nanoshtesave në lubrifikantë konsiderohet si një nga metodat më efektive për përmirësimin e karakteristikave tribologjike, duke ulur fërkimin dhe konsumimin. Ky përmirësim tribologjik rrit ndjeshëm kursimin e energjisë dhe reduktimin e emetimeve, duke ulur kështu ndikimin në mjedis.
Sfida e lubrifikantëve të përmirësuar me nanomateriale qëndron te përzierja: nanomaterialet si nanogrimcat ose nanoceluloza kristalore kërkojnë përzierës që ushtrojnë forca të larta prerëse të përqendruara, të cilët i dispergojnë dhe i ndajnë njëtrajtësisht nanomaterialet në grimca të veçuara. Duke krijuar fusha unike me dendësi të lartë energjie, trajtimi me ultratinguj duke përdorur sonda ultrasonike me fuqi të lartë ka dëshmuar epërsi në përpunimin e nanomaterialeve dhe, për rrjedhojë, është metoda e konsoliduar për nanodispersionet.
Molseh et al. (2009) treguan se qëndrueshmëria e dispersionit të tri nanogrimcave të ndryshme (disulfidit të molibdenit (MoS2), disulfidit të volframit (WS2) dhe nitrurit heksagonal të borit (hBN)) në CIMFLO 20 me trajtim me ultratinguj ishte më e mirë se ajo me tundje dhe përzierje mekanike. Meqenëse kavitacioni ultrasonik krijon kushte unike me dendësi të lartë energjie, trajtimi me ultratinguj me sondë ua kalon teknikave konvencionale të dispergimit për nga efektiviteti dhe efikasiteti.
Karakteristikat e nanogrimcave si madhësia, forma dhe përqendrimi ndikojnë në vetitë e tyre tribologjike. Ndërsa madhësia ideale në shkallë nano ndryshon në varësi të materialit, shumica e nanogrimcave shfaqin funksionalitetet më të larta në intervalin nga dhjetë deri në njëqind nanometra. Përqendrimi ideal i nanoshtesave në vajin lubrifikues është kryesisht në intervalin 0,1–5,0% .
Nanogrimcat e oksideve si Al2O3, CuO ose ZnO përdoren gjerësisht si nanogrimca që përmirësojnë performancën tribologjike të lubrifikantëve. Shtesa të tjera përfshijnë shtesa pa hi, lëngje jonike, estere të borateve, nanomateriale inorganike, nanostruktura të prejardhura nga karboni si nanotubat e karbonit (CNTs), grafitin dhe grafenin. Shtesa specifike përdoren për të përmirësuar veti specifike të vajrave lubrifikues. Për shembull, lubrifikantët që parandalojnë konsumimin përmbajnë shtesa për presione ekstreme si disulfidi i molibdenit, grafiti, olefinat e sulfurizuara dhe komplekset e dialkilditiokarbamateve ose shtesa kundër konsumimit si fosfatet triarilike dhe dialkilditiofosfati i zinkut.
Homogjenizuesit ultrasonikë me sondë janë përzierës të besueshëm dhe përdoren për formulimin e lubrifikantëve me performancë të lartë. I njohur për epërsinë e tij në përgatitjen e suspensioneve me grimca në shkallë nano, trajtimi me ultratinguj është shumë efikas për prodhimin industrial të vajrave lubrifikues.
Lexoni më shumë rreth disperguesve ultrasonikë për prodhimin e nanolubrifikantëve!
Sistem industrial përzierjeje me ultratinguj për dispergimin me kapacitet të lartë përpunimi të nanogrimcave në vajra lubrifikues.
- performancë tribologjike e përmirësuar
- përfshirje e njëtrajtshme e nanoshtesave
- lubrifikantë me bazë vajrash bimorë
- përgatitja e tribofilmit
- lëngje për formimin e llamarinës
- nanolëngje për efektivitet të përmirësuar të ftohjes
- lëngje jonike në lubrifikantë ujorë ose me bazë vaji
- lëngje për broçim
Dispergimi me ultratinguj i oksidit të aluminit (Al2O3) sjell një zvogëlim të ndjeshëm të madhësisë së grimcave dhe dispergim të njëtrajtshëm.
Prodhimi i lubrifikantëve me nanoshtesa
Për prodhimin e vajrave lubrifikues të përforcuar me nanomateriale, janë thelbësore një nanomaterial i përshtatshëm dhe një teknikë dispergimi e fuqishme dhe efikase. Pa një nanodispersion të besueshëm dhe të qëndrueshëm për një kohë të gjatë, nuk mund të prodhohet një lubrifikant me performancë të lartë.
Përzierja dhe dispergimi me ultratinguj janë një metodë e konsoliduar për prodhimin e lubrifikantëve me performancë të lartë. Vaji bazë i lubrifikantëve përforcohet me aditivë si nanomateriale, polimere, inhibitorë të korrozionit, antioksidantë dhe agregate të tjera të imëta. Forcat e prerjes nga ultratingujt janë shumë efikase për të siguruar një shpërndarje me madhësi shumë të imëta të grimcave. Forcat ultrasonike (sonomekanike) janë në gjendje të bluajnë edhe grimcat primare dhe përdoren për të funksionalizuar grimcat, në mënyrë që nanogrimcat e përftuara të ofrojnë karakteristika superiore (p.sh. modifikim të sipërfaqes, nanogrimca me bërthamë dhe mbështjellës, nanogrimca të dopuara).
Përzierësit me ultratinguj me forca të larta prerëse mund të ndihmojnë shumë në prodhimin efikas të lubrifikantëve me performancë të lartë!
Përzierje vaji me dialkilditiofosfat zinku (ZDDP) dhe nanogrimca PTFE me sipërfaqe të modifikuar (PHGM) pas dispergimit me ultratinguj.
(Studimi dhe fotografia: Sharma et al., 2017)
Nano-aditivë të rinj në vajrat lubrifikues
Aditivë të rinj me përmasa nanometrike zhvillohen për të përmirësuar më tej funksionalitetet dhe performancën e vajrave dhe yndyrave lubrifikuese. Për shembull, nanokristalet e celulozës (CNCs) po hulumtohen dhe testohen për formulimin e lubrifikantëve ekologjikë. Zakani et al. (2022) demonstruan se – në krahasim me suspensionet lubrifikuese të patrajtuara me ultratinguj – lubrifikantët me CNC të trajtuar me ultratinguj mund të ulnin COF (koeficientin e fërkimit) dhe konsumimin përkatësisht me pothuajse 25 dhe 30%. Rezultatet e këtij studimi sugjerojnë se përpunimi me ultratinguj mund të përmirësojë ndjeshëm performancën lubrifikuese të suspensioneve ujore të CNC.
Dispergues me ultratinguj me performancë të lartë për prodhimin e lubrifikantëve
Kur nano-aditivët përdoren në procese prodhimi industrial, si prodhimi i vajrave lubrifikues, është thelbësore që pluhurat e thata (d.m.th., nanomaterialet) të përzihen në mënyrë homogjene në një fazë të lëngshme (vaj lubrifikues). Dispergimi i nanogrimcave kërkon një teknikë përzierjeje të besueshme dhe efektive, e cila zbaton energji të mjaftueshme për të shpërbërë aglomeratet, në mënyrë që të çlirohen vetitë e grimcave me përmasa nanometrike. Pajisjet me ultratinguj njihen mirë si dispergues të fuqishëm dhe të besueshëm, prandaj përdoren për të deaglomeruar dhe shpërndarë në mënyrë homogjene materiale të ndryshme, si oksidi i aluminit, nanotubat, grafeni, mineralet dhe shumë materiale të tjera, në një fazë të lëngshme, si vajrat minerale, sintetike ose bimore. Hielscher Ultrasonics projekton, prodhon dhe shpërndan dispergues me ultratinguj me performancë të lartë për çdo lloj zbatimi të homogjenizimit dhe deaglomerimit.
Na kontaktoni tani për të mësuar më shumë rreth dispergimit me ultratinguj të nano-aditivëve në lubrifikantë!
Tabela më poshtë ju jep një ide për kapacitetin e përafërt të përpunimit të pajisjeve tona me ultratinguj:
| Vëllimi i serisë | Prurja | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 1 deri në 500mL | 10 deri në 200mL/min | UP100H |
| 10 deri në 2000mL | 20 deri në 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 150L | 3 deri në 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 deri në 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | më e lartë | grup prej UIP16000 |
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues me ultratinguj me performancë të lartë për zbatime të përzierjes, dispergimit, emulsifikimit dhe ekstraktimit në shkallë laboratorike, pilot dhe industriale.
Nanolubrifikantë PTFE 7 ditë pas përgatitjes (A: vaj bazë, B: nanolubrifikant PTFE me 1 orë trajtim me ultratinguj, C: nanolubrifikant PTFE me 30 min. trajtim me ultratinguj).
(Studimi dhe fotografia: © Kumar et al., 2013)
Efekti i trajtimit me ultratinguj në qëndrueshmërinë e dispersionit të Al2O3 në lubrifikantë.
(Studimi dhe grafiku: © Sharif et al., 2017)
Fakte që ia vlen të njihen
Çfarë janë lubrifikantët?
Përdorimi kryesor i lubrifikantëve ose vajrave lubrifikues është të zvogëlojnë fërkimin dhe konsumimin nga kontakti mekanik, si dhe nxehtësinë. 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 automjete, si dhe në makineri industriale. Për të siguruar lubrifikim të mirë, vajrat lubrifikues zakonisht përmbajnë 90% vaj bazë (kryesisht fraksione nafte, pra vajra minerale) dhe më pak se 10% aditivë. Kur shmangen vajrat minerale, vajrat bimore ose lëngjet sintetike, si poliolefinat e hidrogjenuara, esteret, silikonet, fluorokarbonet dhe shumë të tjera, mund të përdoren si vajra bazë alternativë. Përdorimi kryesor i lubrifikantëve është të zvogëlojnë fërkimin dhe konsumimin nga kontakti mekanik, si dhe të ulin nxehtësinë nga fërkimi dhe humbjet e energjisë. Prandaj, lubrifikantët përdoren gjerësisht në automjete, si dhe në makineri industriale.
Substancat antioksiduese, si antioksidantët parësorë aminikë dhe fenolikë, acidet natyrore, dekompozuesit e peroksideve dhe pirazinat, zgjasin ciklin e jetës së lubrifikantëve duke rritur rezistencën ndaj oksidimit. Në këtë mënyrë, vaji bazë mbrohet nga degradimi termik, pasi shpërbërja termooksiduese ndodh në masë më të vogël dhe më vonë.
Llojet e lubrifikantëve
Lubrifikantët e lëngshëm: Lubrifikantët e lëngshëm zakonisht bazohen në një lloj vaji bazë. Këtij vaji bazë shpesh i shtohen substanca të tjera për të përmirësuar funksionalitetin dhe performancën. Aditivët tipikë përfshijnë, për shembull, ujin, vajin mineral, lanolinën, vajin bimor ose natyror, nanoaditivët etj.
Shumica e lubrifikantëve janë lëngje dhe mund të klasifikohen sipas origjinës së tyre në dy grupe:
- Vajrat minerale: Vajrat minerale janë vajra lubrifikues të rafinuar nga nafta bruto.
- Vajrat sintetike: Vajrat sintetike janë vajra lubrifikues që prodhohen duke përdorur përbërje të modifikuara artificialisht ose të sintetizuara nga nafta e modifikuar.
Grasoja lubrifikuese është një lubrifikant i ngurtë ose gjysmë i ngurtë që përbëhet nga një lubrifikant i lëngshëm, i cili trashet duke shpërndarë në të agjentë trashësues. Për prodhimin e grasos lubrifikuese, vajrat lubrifikues përdoren si vajra bazë dhe janë përbërësi kryesor. Grasoja lubrifikuese përmban afërsisht 70% deri në 80% vaj lubrifikues.
Lubrifikantët depërtues dhe lubrifikantët e thatë janë lloje të tjera, të cilat përdoren kryesisht për zbatime të specializuara.
Biolubrifikantët i referohen kryesisht lëngut bazë ose profilit të përgjithshëm mjedisor, pa nënkuptuar domosdoshmërisht që çdo aditiv i veçantë të ketë prejardhje biologjike. Biolubrifikantët zakonisht bazohen në vajra bimore, estere sintetike, vajra me prejardhje bimore ose materiale të tjera bazë të rinovueshme/të biodegradueshme. Megjithatë, ashtu si lubrifikantët konvencionalë, ata shpesh kanë ende nevojë për aditivë funksionalë për të përmirësuar mbrojtjen nga konsumimi, qëndrueshmërinë ndaj oksidimit, mbrojtjen nga korrozioni, sjelljen e viskozitetit dhe aftësinë për të përballuar ngarkesa. Kjo do të thotë se biolubrifikantët përkufizohen në kuptim të gjerë sipas origjinës së rinovueshme, biodegradueshmërisë, toksicitetit të ulët dhe performancës mjedisore, pa kërkuar që çdo aditiv të jetë biologjik.
Lexoni më shumë rreth trajtimit me ultratinguj për formulimet e biolubrifikantëve!
Nanoaditivët e renditur si shembuj më sipër mund të përzihen me sukses në lubrifikantë duke përdorur dispersues me ultratinguj.
Literatura / Referencat
- László Vanyorek, Dávid Kiss, Ádám Prekob, Béla Fiser, Attila Potyka, Géza Németh, László Kuzsela, Dirk Drees, Attila Trohák, Béla Viskolcz (2019): Application of nitrogen doped bamboo-like carbon nanotube for development of electrically conductive lubricants. Journal of Materials Research and Technology, Volume 8, Issue 3, 2019. 3244-3250.
- 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 me ultratinguj me performancë të lartë nga shkalla laboratorike deri në shkallën industriale.