最近的改进的各种属性锂润滑脂使用纳米技术的进步

谁改变了一个枕头块中间的热浪了解设备维修真的是多大的痛苦。这不便就提出了一个问题;设备维修之间的间隔可以扩展,如果是这样,如何?这个问题的答案是肯定的。利用纳米技术,油脂生命延长,减少枕头块上的磨损,延长其寿命。纳米技术被定义为科学、工程和技术在纳米尺度上进行的,或约100纳米[1]。纳米添加剂在油脂的应用增强了这些产品,使他们能够实现长操作,设备之间的长期维护和改善燃油效率[2]。这些升级将越来越追求向电动汽车的转变(EVs)加大后加州禁止出售新天然气汽车2035年之后[3]。随着电动汽车需求的增长,也需要适当的润滑为这些车辆,经常迫使企业将研究改进他们的产品的质量和成本的最小化。这个理想产品通常可以使用纳米技术生产。

润滑油是用在任何系统,包含两个接触表面。从电锯一直到核反应堆[4]。一个比较流行的润滑剂是油脂、半固态物质,降低了两个表面之间的摩擦,有效降低了温度,接触面积。与任何产品一样,有一些地区油脂繁荣和其他需要改进的地方。这项工作评价润滑脂的领域(尤其是锂基润滑脂)可以有自己的属性增强使用纳米技术并评论其他的一些当前改进在提高油脂的属性。
电动汽车(EVs)不仅需要更长的电池寿命,但润滑能力也有所提高。锂润滑脂是基于soap的,半固态润滑剂的皂化生产氢氧化锂,或在某些情况下碳酸锂[5]。这些油脂在高需求,因为他们的高滴点温度,增加坚持金属,抵抗水分,以及不锈的,让他们非常可取的[5]。像其他的好,公司和他们的研究人员正在寻找其他方法来提高效率和卓越的产品。这源于锂最近价格波动,从2016年开始,今天继续[5]。制定积极的目标为电动车生产后,特斯拉公司锂的价格送到月球,使价格收购几乎不可能有意识的市场如印度[5]。这个波动显示公司昂贵的元素没有被浪费和提高效率是一个金融的必要性。
这需要提高性能的调查利用碳基nano-additives锂润滑脂。这项研究,完成Sadeghalvaad et al .,旨在研究影响碳点(C-dot)纳米颗粒对锂基润滑脂[6]。在这些纳米粒子合成锂润滑脂,不同的重量百分比进行测试(0.1,0.2,0.4,0.6,0.8和1 wt %)为可取的特点[6]。此外,碳纳米纤维(CNF)和Nano-Fullerene (C60)进行了测试在同一重量百分比[6]。测试包括理想的特性粘度、渗透、滴点、腐蚀、蒸发损失,防潮性能,耐特高压性能和抗燃料,水,水酒精[6]。测试后,发现抗燃料、水和乙醇溶液中增加纳米油脂,油脂浸后的测试解决方案+ / - 0.5小时和7.0小时干燥的一天,没有肿胀、开裂、起泡是观察[6]。这是由于碳的疏水性等芳香结构的石墨烯薄片,组成的复合碳纳米纤维[7]。这种耐水和燃料在电动汽车的应用显得尤为重要,这种阻力将提高油脂和轴承的生活应用。这将为消费者节省时间和金钱,他们会少花钱更换轴承,如更大的维护间隔时间将观察到的。其他改进,特别是在粘度和渗透,也发现最大的CNF nano油脂和最佳的纳米油脂被发现含有“CNF重量百分比的范围0.4 - -0.8”[6]。 This decreased penetration is due to the CNF becoming an interwoven fiber, which increases resistance against gas passing through the material due to an increase in mean free path of the gas [6]. The interwoven fibers cause an increase in the distance between collisions of the grease and gas particles [8]. The grease is then penetrated at a slower rate than base grease in the same time interval and is shown in both worked and unworked grease. A more profound decrease in the penetration was shown in the worked grease, which refers to grease that has been extensively disturbed, usually in a piston. The results for both worked grease and unworked grease are shown in Figures 1 and 2, respectively.
交织纤维直接增加nano润滑脂的一致性,使其厚[6]。这厚度解释了粘度升高如图3所示,代表了剪切速率与剪切应力。这个情节凸显了CNF油脂的能力承受剪切应力大于基锂基润滑脂的剪切速率,意义,CNF油脂更耐剪切,可以接受更大的压力和更严厉的条件。降低粘度也看到在图4中,情节的剪切速率和表观粘度。一个清晰的
指数衰减图显示,粘度随着剪切速率的增加减少。这衰变预计由于锂基润滑脂是一种非牛顿流体,它的特点是减少粘度与剪切速率增加[9]。然而,所有纳米油脂的表观粘度高于基锂基润滑脂的剪切率。高粘度油具有较高的一致性,使油脂更大的结构强度[10]。这个属性强化了前面讨论的cnf抗渗透。
不仅是粘度和剪切阻力较高,但是图5中强调了nano油脂,特别是CNF纳米油脂,增加了滴点温度区间发现最优wt (CNF 0.4 -0.8%)。滴点被定义为“一个指标的润滑脂的耐热性,是石油的最低温度能流和油脂从半固态变为液态的阶段”[6]。换句话说,润滑脂滴点的最高温度仍完全功能在一个特定的条件。通过增加滴点,温度范围的油脂可以函数增加。这加剧了滴点是可取的高温可以达到在一个电动汽车电动机轴承[11]。此外,增加允许更广泛的各种各样的应用范围和可持续性在严酷的条件下,使油脂更可取的。这种改进的滴点源于纳米油脂的结构越强,交织面料,抗水和燃料给更高的一致性。这增加一致性使润滑脂的结构保持不变甚至在更高的温度和耐高温度直接增加了滴点。很明显的情节在图4中,锂基润滑脂合成cnf的重量百分比0.4到0.8生产改善甚至在纳米润滑脂滴点。cnf和纳米技术,一般来说,大大提高电动汽车的锂基润滑脂及其应用。
尽管电动汽车被视为“干净”替代内燃机,问题被提出的清洁油脂的利用工具。锂润滑脂用于电动汽车的动力系统,它负责将能量储存在电池系统车辆的马达,以及润滑门铰链[12]。锂基润滑脂将是一个重要的球员在搬到一个更清洁,更高效的电动汽车。因此,研究人员旨在回答问题对油脂的环境友好和可能的改进。这个问题的一个解决方案都包含在婷婷的研究李等人的研究测试锂润滑脂包含环保碳微球在不同重量百分比(0%、0.0625%、0.125%、0.25%、1% wt,和2% wt) [13]。这些环保碳球(CS)是准备使用一步水热碳化的葡萄糖,而葡萄糖是溶解在蒸馏水在磁搅拌[13]。在测试中的摩擦学行为,发现1%的包含wt 60牛顿的负载超过20%的收益率降低摩擦系数与基锂基润滑脂相比,如图6所示[13]。系统组成的钢盘和钢球在该测试中,使用负载下球在哪里,可以不同试验之间(在这种情况下,50岁,60岁,70 N) [13]。本次测试的结果显示在图7中,代表的平均摩擦系数基本锂基润滑脂和1%重量CS油脂和负载[13]。很明显的减少摩擦系数来自60牛顿负载,那里有一个基地之间的摩擦系数降低21.35%和1%体重CS。
摩擦系数的降低直接降低了磨损体积。磨损体积的分析磨损表面因摩擦[14]。结果如图8所示,显然是一个巨大的减少磨损,用最小的磨损发生在1%的体重[13]。
这在滚筒磨损是由于微降低碳球的特点。这些球体作为纳米尺度滚珠轴承,减少摩擦,同时形成和强化接触表面之间的保护膜[13]。这一现象如下图9所示。
摩擦的减少是由于滑动摩擦转化为滚动摩擦引起的碳纳米球[13]。这种转换而且减少磨损表面,增加表面的使用寿命。抗磨效果的比较图10和11所示,它显示了磨损后表面测试。明显清晰,穿在图10明显低于穿在图11。然后可以说表面Y将持续超过表面X在真实的应用程序中,表面的速率会恶化是低表面比X Y表示磁盘的表面质量测试后1%纳米油脂、和表面X是一个单独的磁盘的表面在相同负载(60 n),测试后基润滑脂。
因此,不仅这些CSs使油脂更环保,但他们也大大增加锂润滑脂的效率和寿命,降低磨损的同时,保留性能。锂润滑脂的制备方法,在电动汽车动力系统的大量使用,不仅使油脂环保还改进了性能保留和可持续性的油脂和接触表面。
虽然电动汽车是未来,2035仍有很长的路要走,一个州禁止内燃机(冰)不会导致冰的行业。此外,锂基润滑脂不仅仅是用于电动汽车、NLGI油脂生产最近的一份调查估计70%的油脂的全球销量是基于简单的锂或锂复合增稠剂[15]。锂基润滑脂的性能从而增加积分的增长和成功锂基润滑脂行业,以及它的可持续性。这种渴望增加性能的研究可以找到亚当Rylski和Krzysztof Siczek,检查添加氧化锆的影响在润滑油的摩擦学的行为。锂基润滑脂有或没有氧化锆讨论了添加剂的化学过程以及集聚和聚合[16]。这些过程的机理如图12所示。
这两个过程是指粒子的聚类,被聚合是可逆的,而聚集的主要区别是没有[16]。这两种类型的集群是另外测试,结果如图13所示,这是一个阴谋的负载接触区和摩擦系数。这些结果清楚地表明,锂基润滑脂含1%氧化锆没有城市群优于锂基润滑脂,然而与城市群的油脂氧化锆是表现的基本的润滑脂。因此,non-agglomerated锆是最理想的,这个产品可以使用常用的沉淀方法,获得的收益率聚合氧化锆,然后分解一般由球磨球轴承系统中找到。该产品将允许所需的锂基润滑脂的性能与基润滑脂wt锆优于1%。
锂润滑脂及其广阔的应用程序代表了当前的趋势在润滑油纳米技术的应用。电动车生产上升由于联邦裁决和气候变化的威胁,这些严重受欢迎的产品需要的润滑油脂添加剂提供。这些油脂和润滑剂需要有效的财政上和在应用程序中,随着公司将寻求最小化成本和最大化产品质量。为了达到这个目标,研究表明纳米技术一次又一次的将这个质量最大化的基础。
研究人员总是放眼未来,更深入研究的可能途径。出现一个这样的大道,本文来自Sadeghalvaad等人的作品。尽管大量探讨,这大道的研究仍处于起步阶段。一些可能延续这项研究可能包括进一步调查对油脂的酸度和碱度的影响在添加纳米粒子。这些属性的变化可能的真正驱动力一致性和滴点的变化,以及纳米粒子本身几乎微不足道的效果。因此,进一步研究影响CNF, C-dot,和C60纳米颗粒对酸度的锂基润滑脂应进一步研究,对经济和生态的目的。
此外,锂基润滑脂的滴点通常是在190摄氏度观察由ASTM D566。Sadeghalvaad研究的et al .,滴点是观察到的范围215 - 220度c .这种差异是另一个可能的改进,可以调查在这大道的研究,为未来的工作原理和实验,打开了门。

关于作者

Raj Shah博士是一位主管克勒仪器公司在纽约,在那里他曾在过去的28年。他是民选的同行在IChemE CMI, STLE, AIC, NLGI, INSTMC,物理研究所能源学院和皇家化学学会的。ASTM鹰奖的获奖者,沙阿博士最近coedited畅销书,“燃料和润滑剂手册”,期待已久的细节可在ASTM的燃料和润滑油手册第二版现在可用(https://bit.ly/3u2e6GY)。他获得了宾夕法尼亚州立大学化学工程博士学位,是一位来自英国特许管理学会、伦敦。Shah博士也是一个特许科学家与科学委员会能源研究所的特许石油工程师和特许工程师工程委员会、英国。沙阿博士最近被授予“杰出工程师”的honourificτβπ,美国最大的社会工程。他在咨询法明岱尔大学董事会(机械技术),奥本大学(摩擦学),纽约州立大学,法明岱尔,(工程管理)和纽约州立大学石溪分校(化学工程/材料科学与工程)。副教授,纽约州立大学石溪分校,在材料科学和化学工程系,拉吉也有超过575的出版物和一直活跃在能源行业3年多了。Raj的更多信息可以在https://bit.ly/3QvfaLX上找到
联系:rshah@koehlerinstrument.com

威廉先生Streiber是一个繁荣的实习项目的一部分在Holtsville克勒仪器公司,和石溪大学化学工程的学生,长岛,沙阿博士是当前外部顾问董事会主席。

作品引用

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