Smörjmedel med nanopartikelförbättrade funktioner

Smörjoljor kan ha stor nytta av nanotillsatser, som hjälper till att minska friktion och slitage. Det är dock avgörande att nanotillsatser som nanopartiklar, grafenmonolager eller kärnskalsnanosfärer är enhetligt och enkeldispergerade i smörjmedlet. Ultraljud dispersion har visat sig vara tillförlitlig och effektiv blandningsmetod, vilket ger homogen nanopartikelfördelning och förhindrar aggregering.

Hur sprider man nano-tillsatser i smörjvätskor? – Med ultraljud!

Att använda nano-tillsatser i smörjmedel anses vara en av de mest effektiva metoderna för att förbättra tribologiska egenskaper som minskar friktion och slitage. En sådan tribologisk förbättring ökar kraftigt energibesparingen, utsläppsminskningen och minskar därmed miljöpåverkan.
Utmaningen med nanoförbättrade smörjmedel ligger i blandningen: Nanomaterial som nanopartiklar eller kristallin nanocellulosa kräver fokuserade högskjuvblandare som sprider och lossnar nanomaterialen jämnt till enstaka partiklar. Genom att skapa unika energitäta fält har ultraljud med hjälp av ultraljudssonder med hög effekt visat sig vara överlägsen i nanomaterialbearbetning och är därmed den etablerade metoden för nanodispersioner.
(2009) visade att dispersionsstabiliteten hos tre olika nanopartiklar (molybdendisulfid (MoS2), volframdisulfid (WS2) och hexagonal bornitrid (hBN)) i CIMFLO 20 med ultraljudsbehandling var bättre än den vid mekanisk skakning och omrörning. Som ultraljud kavitation skapar unika energitäta förhållanden, sond-typ ultraljud utmärker konventionella dispersion tekniker i effektivitet och effektivitet.
Nanopartiklars egenskaper som storlek, form och koncentration påverkar deras tribologiska egenskaper. Medan idealisk nanostorlek varierar beroende av materialet, visar de flesta nanopartiklar högsta funktioner i intervallet tio till hundra nanometer. Idealisk koncentration av nano-tillsatser i smörjolja är mestadels mellan 0,1-5,0% .
Oxidnanopartiklar som Al2O3, CuO eller ZnO används ofta som nanopartiklar som förbättrar smörjmedlets tribologiska prestanda. Andra tillsatser inkluderar askfria tillsatser, jonvätskor, boratestrar, oorganiska nanomaterial, kolbaserade nanostrukturer som kolnanorör (CNT), grafit och grafen. Specifika tillsatser används för att förbättra specifika egenskaper hos smörjoljor. Till exempel innehåller slitageförebyggande smörjmedel tillsatser med extremt tryck såsom molybdendisulfid, grafit, svaveliserade olefiner och dialkylditiokarbamatkomplex eller antislitagetillsatser såsom triarylfosfater och zinkdialkylditiofosfat.
Ultraljud sond-typ homogenisatorer är pålitliga blandare och används för formulering av högpresterande smörjmedel. Känd som överlägsen när det gäller beredning av nano-storlek suspensioner, ultraljudsbehandling är mycket effektiv för industriell tillverkning av smörjoljor.

Ultraljud dispersion av aluminiumoxid (Al2O3) resulterar i en betydande partikelstorlek minskning och enhetlig dispersion.

Tillverkning av smörjmedel med nanotillsatser

För produktion av nanoförstärkta smörjoljor är adekvat nanomaterial och en kraftfull, effektiv dispersionsteknik avgörande. Utan tillförlitlig och långsiktig stabil nanodispersion kan det inte tillverkas ett högpresterande smörjmedel.
Ultraljudsblandning och dispergering är en etablerad metod för produktion av högpresterande smörjmedel. Basoljan av smörjmedel förstärks med tillsatser som nanomaterial, polymerer, korrosionsinhibitorer, antioxidanter och andra fina aggregat. Ultraljud skjuvkrafter är mycket effektiva för att ge en mycket fin partikelstorleksfördelning. Ultraljud (sonomekaniska) krafter kan fräsa även primära partiklar och tillämpas för att funktionalisera partiklar, så att de resulterande nanopartiklarna erbjuder överlägsna egenskaper (t.ex. ytmodifiering, core-shell NPs, dopade NPs).
Ultraljud högskjuvblandare kan i hög grad bidra till att tillverka högpresterande smörjmedel effektivt!

Nya nanotillsatser i smörjoljor

Nya tillsatser i nanostorlek utvecklas för att ytterligare förbättra smörjoljornas och smörjfetternas funktioner och prestanda. Till exempel är cellulosananokristaller (CNC) forskning och testade för formulering av gröna smörjmedel. (2022) visade att – i jämförelse med osonicated smörjande suspensioner – sonikerade CNC-smörjmedel kan minska COF (friktionskoefficient) och slitage med nästan 25 respektive 30%. Resultaten av denna studie tyder på att ultraljud bearbetning kan avsevärt förbättra smörjning prestanda av CNC vattenhaltiga suspensioner.

Högpresterande ultraljudsdisperser för smörjmedel tillverkning

När nano-addititiv används i industriella tillverkningsprocesser som produktion av smörjoljor är det avgörande att torra pulver (dvs. nanomaterial) blandas homogent i en flytande fas (smörjolja). Nanopartikeldispersion kräver en pålitlig och effektiv blandningsteknik, som tillämpar tillräckligt med energi för att bryta agglomerat för att frigöra egenskaperna hos partiklar i nanoskala. Ultrasonicators är välkända som kraftfulla och pålitliga dispersers, därför används för att deagglomerate och distribuera olika material såsom aluminiumoxid, nanorör, grafen, mineraler och många andra material homogent i en flytande fas såsom mineral, syntetiska eller vegetabiliska oljor. Hielscher Ultrasonics designar, tillverkar och distribuerar högpresterande ultraljud dispersorer för någon form av homogenisering och deagglomeration applikationer.
Kontakta oss nu för att lära dig mer om ultraljudsdispersion av nano-tillsatser i smörjmedel!

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera: