Lubrikanti sa nanočesnicima-poboljšanim funkcionalnostima
Ulja za podmazivanje mogu imati veliku korist od nano-aditiva, koji pomažu u smanjenju trenja i habanja. Međutim, ključno je da se nano-aditivi kao što su nanočestice, grafenske monolajere ili nanosfere jezgra-školjke ravnomerno i jednostruko rasprše u lubrikantu. Ultrazvučno raspršivanje je dokazano kao pouzdan i efikasan metod mešanja, obezbeđujući homogenu nanočesnu distribuciju i sprečavajući agregaciju.
Kako rasterati nano-aditive u tečnostima za podmazivanje? – Sa Ultrazvucima!
Korišćenje nano-aditiva u namazima smatra se jednom od najefikasnijih metoda za poboljšanje triboloških karakteristika smanjenja trenja i habanja. Takvo tribološko poboljšanje u velikoj meri pospešuje očuvanje energije, smanjenje emisija, čime se smanjuje uticaj na životnu sredinu.
Izazov nano-poboljšanih lubrikanata leži u mešanju: Nanomaterijali kao što su nanočestice ili kristalna nano celuloza zahtevaju fokusirane mešalice visokog šera koje raspršuju i razdružuju nano-materijale ujednačeno u jednostruke čestice. Stvarajući jedinstvena energetski gusta polja, ultrazvučnost pomoću ultrazvučnih sondi visoke snage dokazana je superiornost u nanomaterijskoj obradi i time je uspostavljena metoda za nano-disperziju.
Molseh et al. (2009) je pokazao da je disperziona stabilnost tri različite nanočestice (molybdenum disulfide (MoS2), tungsten disulfid (WS2) i heksagonalnog boron nitrida (hBN)) u CIMFLO 20 sa ultrazvučnim tretmanom bila bolja od toga sa mehaničkim tresenjem i mešanjem. Kako ultrazvučna kavitacija stvara jedinstvene energetski guste uslove, ultrazvučnost tipa sonde izvrsno koristi konvencionalne tehnike raspršivanja u efektivnosti i efikasnosti.
Karakteristike nanočestica kao što su veličina, oblik i koncentracija utiču na njihova tribološka svojstva. Dok idealna nano veličina varira u zavisnosti od materijala, većina nanočestica pokazuje najveće funkcionalnosti u opsegu od deset do stotinu nanotera. Idealna koncentracija nano-aditiva u ulju lubenjaka je uglavnom između 0,1–5,0% .
Oksidne nanočestice kao što su Al2O3, CuO ili ZnO se široko koriste kao nanočestice koje poboljšavaju tribološke performanse maziva. Među ostalim dodacima su aditivi bez pepela, jonična tečnost, borate esters, neorganski nanomaterijali, nanostrukture izvedene od ugljenika kao što su ugljenične nanocevi (CNTs), grafit i grafen. Određeni aditivi se koriste u cilju poboljšanja specifičnih svojstava ulja za lube. Na primer, nosite preventivne lubrikante koji sadrže ekstremne aditive pritiska kao što su molybdenum disulfid, grafit, sumporizovani olefini i dialkyldithiocarbamate kompleksi ili antiwear aditivi kao što su triarylphosphates i cink dialkyldithiophosphate.
Homogenizatori tipa ultrazvučne sonde su pouzdani mikseri i koriste se za formulaciju maziva visokih performansi. Renome kao superioran kada je u pitanju priprema vešanja nano veličine, sonicija je veoma efikasna za industrijsku proizvodnju ulja za mazanju.
Industrijski ultrazvučni sistem mešanja za visokoprogledno raspršivanje nanočestica u ulja za podmazivanje.
- poboljšane tribološke performanse
- ujednačena nano-aditivna inkorporacija
- namazi na bazi biljnog ulja
- priprema tribofilma
- lim koji formira tečnosti
- nanofluidi za poboljšanu efikasnost hlađenja
- ionska tečnost u aqueous ili lubenici na bazi ulja
- tečnosti za broširanje
Ultrazvučno raspršivanje aluminijum oksida (Al2O3) rezultira značajnim smanjenjem veličine čestica i ujednačenim raspršivanjem.
Proizvodnja maziva sa nano-aditivima
Za proizvodnju nano-armiranih ulja za podmazivanje ključni su adekvatni nano-materijal i moćna, efikasna tehnika raspršivanja. Bez pouzdanog i dugoročno stabilnog nano-raspršivanja, ne može se proizvesti lubrikant visokih performansi.
Ultrazvučno mešanje i raspršivanje je ustanovljen metod za proizvodnju maziva visokih performansi. Bazno ulje maziva ojačano je aditivima kao što su nanomaterijali, polimeri, inhibitori korozije, antioksidansi i drugi fini agregati. Ultrazvučne snage su veoma efikasne u obezbeđivanju veoma fine raspodele veličine čestica. Ultrazvučne (sonomehaničke) sile su sposobne da mlinuju čak i primarne čestice i primenjuju se na funkcionalizaciju čestica, tako da dobijene nanočestice nude superiorne karakteristike (npr. površinska modifikacija, jezgro-ljuska NPS, doped NPS).
Ultrazvučni hajlajteri mogu u velikoj meri da pomognu u efikasnoj proizvodnji maziva visokih performansi!
Mešavina ulja sa cinkom dialkyldiofosfatom (ZDDP) i površinskim modifikovanim PTFE nanočesticama (PHGM) nakon ultrazvučnog raspršivanja.
(Studija i slika: Sharma et al., 2017)
Roman Nano-Aditivi u uljima za podmazivanje
Aditivi nano veličine romana su razvijeni kako bi se dodatno poboljšale funkcionalnosti i performanse podmazivanja ulja i masti. Na primer, celuloza nano-kristala (CNC) su istraživanja i testirana na formulisanju zelenih maziva. Zakani et al. (2022) demonstrirao je da – u poređenju sa neodoniranim podmazivanje vešanja – sonični CNC maziva mogli bi da smanje COF (koeficijent trenja) i da ih nose za skoro 25 odnosno 30 odsto. Rezultati ove studije sugerišu da ultrazvučna obrada može značajno da poboljša performanse podmazivanja CNC aqueous suspenzija.
Ultrazvučni raspršivači visokih performansi za proizvodnju maziva
Kada se nano-aditivi koriste u procesima industrijske proizvodnje kao što je proizvodnja ulja za podmazivanje, ključno je da se suvi prahovi (npr. nanomaterijali) homogeno mešaju u tečnu fazu (ulje za lubenici). Raspršivanje nano-čestica zahteva pouzdanu i efikasnu tehniku mešanja, koja primenjuje dovoljno energije da razbije aglomerate kako bi oslobodila kvalitete čestica nano-skale. Ultrazvučni su dobro poznati kao moćni i pouzdani raspršivači, stoga se koriste za deaglomeraciju i distribuciju raznih materijala kao što su aluminijum oksid, nanocevi, grafeni, minerali i mnogi drugi materijali homogeno u tečnu fazu kao što su mineralna, sintetička ili biljna ulja. Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne raspršivače visokih performansi za bilo koju vrstu aplikacija za homogenizaciju i deagglomeraciju.
Kontaktirajte nas odmah da saznate više o ultrazvučnom raspršivanju nano-aditiva u mazivima!
Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја:
| батцх tom | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 1 до 500 мл | 10 до 200мЛ / мин | УП100Х |
| 10 до 2000мЛ | 20 до 400мЛ / мин | УП200Хт, УП400Ст |
| 0.1 до 20Л | 0.2 до 4Л / мин | УИП2000хдТ |
| 10 до 100Л | 2 до 10Л / мин | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| Н.А. | 10 до 100Л / мин | УИП16000 |
| Н.А. | веће | кластер УИП16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za mešanje aplikacija, raspršivanje, emulzifikaciju i vađenje na laboratorijskoj, pilotskoj i industrijskoj skali.
PTFE nanolubricants after 7 days of preparation (A: base oil, B: PTFE nanolubricant with 1 hr ultrasonication, C: PTFE nanolubricant with 30 min. ultrasonication).
(Studija i slika: © Kumar et al., 2013)
Uticaj ultrazvučnosti na disperzionu stabilnosti Al2O3 u namazima.
(Studija i grafika: © Sharif et al., 2017)
Чињенице вреди знати
Šta su lubrikanti?
Glavna upotreba lubrikanta ili ulja za mazanje je smanjenje trenja i habanja od mehaničkog kontakta kao i toplote. U zavisnosti od njihove upotrebe i sastava, maziva su podeljena na ulja motora, tečnosti za prenos, hidraulične tečnosti, ulja menjača i industrijske maziva.
Zbog toga se maziva široko koriste u motornim vozilima, kao i u industrijskim mašinama. Da bi se obezbedilo dobro podmazivanje, podmazivanje ulja obično sadrži 90% baznog ulja (uglavnom naftnih razlomaka, ili mineralnih ulja) i manje od 10% aditiva. Kada se izbegavaju mineralna ulja, biljna ulja ili sintetičke tečnosti kao što su hidrogenizovani poliolefini, estari, silikoni, fluorokarboni i mnogi drugi mogu se koristiti kao alternativna bazna ulja. Glavna upotreba lubrikanata je smanjenje trenja i habanja iz mehaničkog kontakta, kao i do nižih trenja toplote i energetskih gubitaka. Zbog toga se maziva široko koriste u motornim vozilima, kao i u industrijskim mašinama.
Antioksidativne supstance kao što su aminični andfenolni primarni antioksidansi, prirodne kiseline, razgradnje peroksida i pirazina produžavaju životni ciklus lubrikanta povećanjem oksidativne otpornosti. Time je bazno ulje zaštićeno od toplotne degradacije jer se termoooksidativni kvar dešava u smanjenom i odloženom obliku.
Vrste lubrikanta
Tečni namazi: Tečni lubrikanti se uglavnom zasnivaju na jednoj vrsti baznog ulja. Ovom baznom ulju često se dodaju supstance sa materijama kako bi se poboljšala funkcionalnost i performanse. Tipični aditivi uključuju na primer, vodu, mineralno ulje, lanolin, biljno ili prirodno ulje, nano-aditive itd.
Većina maziva su tečnosti, i mogu se svrstati u skladu sa njihovim poreklom u dve grupe:
- Mineralna ulja: Mineralna ulja podmazuju ulja rafinisana od sirove nafte.
- Sintetička ulja: Sintetička ulja podmazuju ulja koja se proizvode pomoću jedinjenja koja su veštački modifikovana ili sintetisana od modifikovanog petroleja.
Namazi sa mašću je čvrst ili semisolidni lubrikant koji se sastoji u tečnom lubrikantu, koji se zgušnjava raspršivačem zadebljajućih agensa u njega. U cilju proizvodnje namaza, ulja za podmazivanje se koriste kao bazna ulja i glavni su sastojak. Mast za podmazivanje sadrži oko 70% do 80% ulja za podmazivanje.
Prodorni lubrikanti и suvi namazi su dalji tipovi, koji se primenjuju uglavnom za niške aplikacije.
Nano-aditivi kao gore navedeni primerci mogu se uspešno pomešati u maziva koristeći ultrazvučne raspršivače.
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 proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od Лаб до industrijske veličine.