تولید نانو روانکارها با قابلیت کاهش مصرف سوخت و آلایندگی اگزوزها
به گزارش بیست و یکم، بر مبنای برآوردها انتظار می رود بازار جهانی افزودنی های روانکار مورد نیاز صنایع، در سال ۲۰۲۴ به ۱۸.۸۵ میلیارد دلار برسد، در ایران محققان کشور با کاربرد فناوری نانو در این محصول، روانکارهایی با کارایی بالا برای کاربرد در صنایع و خودرو های دیزلی و بنزینی به تولید رسانده اند.
به گزارش بیست و یکم به نقل از ایسنا، "کاربردهای صنعتی نانوذرات در بهبود خواص روانکاری" مطالعات جدیدی بوده که محققان ستاد نانو اجرایی کردند و در آن جزئیات در ارتباط با کاربردها و تاثیرات فناوری نانو در بهبود عملکرد روانکارها درج شده است.
روانکاری نقش مهمی در انجام حرکت به نحو صحیح، مداوم و اقتصادی سطوح در تماس با یکدیگر ایفا می کند. امروزه تمامی روانکارهای با پایه معدنی و سنتزی، برای داشتن کارایی مفید، نیازمند افزودنی هایی هستند که بتوانند خواص موردنظر را در آنها ایجاد کنند.
در سالهای اخیر، با استفاده از فناوری نانو و سنتز مواد نانو، نوع جدیدی از افزودنی ها برای روانکارها به علت خواص منحصربه فرد پدیدار شده است. این افزودنی های جدید به جهت داشتن خواص بی نظیر و به علت صرفه جویی در انرژی، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند.
با استفاده از این افزودنی ها، میتوان خیلی از خواص اساسی روغن مانند نقطه اشتعال، گران رَوی، نقطه ریزش و مقاومت در مقابل اصطکاک را بهبود بخشید.
روانکاری بعنوان علم تسهیل کننده، حرکت نسبی سطوح در تماس با یکدیگر تعریف می شود و در هر جایی که سطوح همجوار در تماس با یکدیگر باشند، دارای حرکتی نسبی است و روانکاری نقش مهمی در انجام حرکت به نحو صحیح ایفا می کند؛ چون که هر زمان که سطوح اجسام در تماس با یکدیگر باشند، دو پدیده اصطکاک و ساییدگی هر دو وجود خواهند داشت.
عدم روانکاری صحیح و منظم ماشین آلات علاوه بر کاهش راندمان، باعث فرسایش بیش از اندازه و از کارافتادگی زودرس خواهد شد و از طرفی انتخاب روانکار مناسب تأثیر ویژه ای بر عملکرد ماشین ها دارد.
یکی از روش های بهبود خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی روانکارهای پایه، بهره گیری از مواد افزودنی مختلف با خواص منحصر به فرد است.
در سالهای اخیر استفاده از مواد نانو در روانکارها به علت بهبود خواص سطحی و قابلیت انتقال حرارت، افزایش بازده موتور و کاهش هزینه های تعمیرات، بعنوان یک ایده نو بسیار موردتوجه واقع شده است. سنتز نانو ذرات و جایگزینی مولکول های آلی با ذرات بسیار کوچک مواد جامد به راحتی امکانپذیر نیست؛ همینطور به علت آنکه محلول های کلوئیدی ناپایدار هستند، بهره گیری از این تکنولوژی در روانکارها با چالش بزرگی روبه رو شده است.
در این خصوص پژوهشگران انواع مختلفی از مواد نانو ساخته شده از مواد فلزی، آلی و معدنی را برای ساخت نانوروانکارها مورداستفاده قرار داده اند.
مهم ترین مزیت استفاده از مواد نانو روانکارها، اندازه کوچک آنها است. نانو افزودنی ها نسبت به افزودنی های معمول تا حدودی به دما حساس نیستند و واکنش های اصطکاکی در آنها بسیار محدود است. همینطور اندازه نانو متری این مواد باعث افزایش سطح تماس آنها شده و در دمای محیط هم کارآمد هستند.
انواع روانکارهای صنعتی
برای آنکه روغن های روانکار همه خواص لازم را داشته باشند و بتوانند وظایف خویش را به صورت کامل انجام دهند، به آنها مواد افزودنی، اضافه می شود. مهم ترین موادی که به منظور تأمین خصوصیت های مناسب به روغن پایه افزوده می شود شامل "پاک کننده ها و معلق کننده ها"، "مواد افزودنی ضد سایش"، "مواد افزودنی ضد اکسیداسیون"، "مواد افزودنی بهبود دهنده"، "ضد زنگ زدگی و خوردگی"، "ضد کف" و "بهبود دهنده اصطکاک" است.
نانو ذرات استفاده شده در روانکارها
فولرن ها، خانواده ای از کربن های چند شکل با شبکه سه بعدی که معمولاً به صورت قفسه هایی متشکل از ۶۰ اتم هستند و به صورت ۶ ضلعی و پنج ضلعی به یکدیگر متصل شده اند.
استفاده از فولرن در روانکارها سبب جدا کردن سطوح درحال تماس از یکدیگر می شود. این دسته از ترکیبات به علت مقاومت و پایداری بالا، در شرایط بارگذاری زیاد هم خصوصیات چرخش بلبرینگ مانند خویش را حفظ می کنند.
نانو الماس از دیگر موادی است که در روانکارها استفاده می شود. هدف از به کار بردن نانو الماس ها بعنوان افزودنی روانکارها، اندودکاری، سطوح لغزشی است. این اندودکاری باعث افزایش مقاومت در مقابل سایش، توانمندسازی روانکاری لغزشی میان سطوح و کاهش اصطکاک می شود.
پوشش نانو الماس باعث کاهش سطح تماس شده و بنابراین نیروی کششی میان فصل مشترک دو سطح هم کاهش می یابد؛ ازاین رو این نانو مواد بعنوان یک ماده افزودنی به روغن موتور، باعث کاهش مصرف بنزین و افزایش عمر موتور می شود.
نانو ذرات فلزی
نانو ذرات فلزی (طلا، مس و نقره)، مواد ناپایدار بوده و به سادگی به شکل توده درمی آیند؛ ازاین رو این نانو ذرات در اثر تماس با یکدیگر، به هم چسبیده و رشد کرده و ساختار نانومتری و خواص منحصر به فرد خویش را از دست می دهند. هنگامی که این نانو ذرات به روغن افزوده می شوند، رسوب می کنند.
پایداری، قابلیت انحلال و توزیع ضعیف این ۳ نانو ذره در روغن های روانکاری، کاربرد مضاعف آنها با را بعنوان ماده افزودنی در فرمولاسیون روانکارها محدود کرده است. یکی از روش های انحلال مؤثر، پوشش دادن آنها با لایه ای از مولکول های آلی است، به صورتی که تلفیقی از یک گروه قطبی و یک زنجیره بلند آلکیل ایجاد شود.
چشم انداز اقتصادی
حدودا تمام سیستم های مکانیکی متحرک، به روانکاری مؤثر برای عملیات روان و طولانی مدت وابسته هستند. استفاده از افزودنی های نانو روانکار در صنایع مختلف مانند حمل و نقل، صنایع تولیدی، نیرو، نفت، گاز و پتروشیمی کاربردهای بسیار گسترده ای دارد.
بر مبنای آمارها مصرف جهانی افزودنی های روانکار تا سال ۲۰۱۷ به حدود ۵.۴ میلیون تن رسیده است و انتظار می رود بازار جهانی افزودنی های روانکار در سال ۲۰۲۴ به ۱۸.۸۵ میلیارد دلار برسد.
بیشترین مصرف افزودنی های روانکار با سهم ۳۳ درصد از تقاضای جهانی در ارتباط با روغن های سنگین بوده است و پس از آن روغن موتورهای اتومبیل های سبک با ۲۷ درصد قرار دارند.
از طرفی بررسی ها نشان داده است روانکارها نقش و عملکردهای متفاوتی دارند، بگونه ای که از سال ۲۰۱۲ سه نقش پاک کنندگی، پراکندگی و بهبود ویسکوزیته به کارکردهای روانکارها اضافه شده است.
همینطور بازار جهانی نانو روانکارها از حدود ۸۴ میلیون دلار در سال ۲۰۰۷ به ۶۱۸ میلیون دلار در سال ۲۰۱۲ رسیده است.
تولید روانکارها در ایران
از آغاز سال ۱۳۹۵ تولید شوینده ها و روانکارهای صنعتی شروع شد و یکی از شرکتهای صنعتی مبادرت به تولید کوانتوم دات های پایه کربنی در مقیاس صنعتی کرد و با عنایت به فناوری بالای تولید کوانتوم دات ها و عدم شناخت مناسب صنایع برای مصرف این نانو ساختارها در فرایند تولید، این شرکت بر آن شد تا از این ترکیبات بعنوان مکمل خواص روانکارها در فرمولاسیون روانکار تولیدی استفاده نماید.
بعد از آن روانکار نانویی دیگر با خاصیت پخش یکنواخت و پایدار برای مصرف در خودرو های سواری و دیزلی به تولید رسید.
کاهش مصرف سوخت، افزایش توان و شتاب خودرو، کاهش دما و صدای موتور، کاهش گازهای آلاینده خروجی از اگزوز و افزایش طول عمر روغن موتور از خصوصیت های این نانو روانکار است.
سومین نانو روانکار در سال ۸۹ از جانب یکی از شرکتهای فناور تولید شد که از خصوصیت هایی چون حضور ذرات با اندازه کمتر از ۱۰۰ نانو متر و موفولوژی مکعبی شکل، کاهش نرخ سایش و کاهش ضریب اصطکاک از مزایای این نانو روانکار به حساب می آید.
تولید نانو روغن موتورهای بنزینی و دیزلی از دیگر دستاوردهای شرکتهای فناور کشور است.
مطالعات انجام شده نشان داده است که نانو افزودنی های مختلف فولرین، الماس ها، نانو ذرات فلزی، نانو ذرات جامد کلوئیدی و نانو افزودنی اسید بوریک در سالهای اخیر در روانکارها مورد استفاده قرار گرفته است و استفاده از این نانو ذرات سبب کاهش اصطکاک و سایش، کاهش مصرف سوخت و انرژی، کاهش هزینه های تولید و بهبود عملکرد روانکارها می شود که علت آنرا میتوان در ساختار خاص و منحصر به فرد این دسته از مواد افزودنی دانست.
مسیر مطالعات آینده به صورت شاخص، بررسی بهبود عملکرد روانکارها و در نهایت کاهش سوخت با استفاده از نانو افزودنی های تجاری موجود در بازار است.
منبع: بیست و یكم
این مطلب بیست و یکم را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب