کاربرد نانو ذرات به عنوان افزودنی به روانکارها

روانکاری یا Lubrication علم تسهیل حرکت نسبی سطوح در تماس با یکد یگر تعریف شده است. عدم روانکاری صحیح ماشین آلات، علاوه بر آنکه باعث تقلیل راندمان مکانیکی و پایین آمدن بازده زمانی ماشین می شود، منتج به فرسایش بیش از حد، فرسودگی و از کار افتادگی زودرس آنها نیز می شود.

در گذشته برای روانکاری از روغن های پایه استفاده می شد، ولی امروزه با به وجود آمدن موتورهای سبک و تندرو، استفاده از روغن های پایه جوابگوی نیاز دستگاهها نیست.

به همین منظور و برای ساخت یک روغن که بتواند مشخصات لازم را بر حسب عملکرد مورد نظر، داشته باشد، روغن پایه و مواد افزودنی با یکدیگر مخلوط می شود تا بتوان شرایط لازم برای کار موتور و همچنین محافظت از موتور را به وجود آورد.

افزودنی ها برحسب کارکردشان انواع مختلفی دارند که برخی از آنها عبارتند از: افزودنی ضد اصطکاک، ضد سایش، ضد اکسیدکنندگی، پاک کننده، پراکنده کننده و غیره. در زیر به بررسی روان کنندهW52 که هم به صورت مستقیم به عنوان روان کننده استفاده می شود و هم به صورت افزودنی به سایر روان کننده ها و به منظور جلوگیری از سایش قطعات درگیر موتور و همچنین کاهش اصطکاک به کار می رود، پرداخته می شود.

مشکلات روان کننده های رایج W52

روان کننده های رایج W52 دارای ساختاری شبیه به گرافیت بوده و با لغزیدن لایه ها روی همدیگر، سبب کاهش اصطکاک می شوند. لبه های این لایه ها فعال بوده و سبب می شود که این مواد به آرامی تجزیه شده یا در اثر حرارت و فشار بالا وارد واکنش شده و با سطح فلز ترکیب و واکنش دهند. همچنین این لایه ها، به خاطر بزرگ بودن نمی توانند در ترک ها و منافذ موجود در روی سطح وارد شوند و بنابراین روی هم انباشته شده و به سطح می چسبند وبه این ترتیب بعد از مدتی از روان کنندگی مناسب جلوگیری می کنند.

این عوامل سبب می شوند که روان کننده ها توانایی خود را از دست داده و اصطکاک میان دو سطح فلز افزایش یابد، بنابراین نیاز به ذرات کوچکتر و مقاومتر وجود دارد.

استفاده از نانو ذرات W52

امروزه برای روانکاری قطعات درگیر- به منظور کاهش بیشتر اصطکاک و ساییدگی- از نانو ذراتW52 استفاده می شود.

نانو ذرات W52 ذرات کروی شکلی هستند که از آنها در تولید محصولی به اسم Nanolub استفاده می شود. این محصول که بسیار بهتر از روان کننده های معمولی عمل می کند سبب کاهش اصطکاک و سایش، به خصوص در مواقع بارگیری زیاد شده و علاوه برآن سبب افزایش طول عمر دستگاه و کاهش هزینه های نگهداری و تعمیرات می شود. همچنین این روان کننده قابل استفاده در ماشین ها و دستگاههای صنعتی و هواپیما است.

نانو ذرات کروی شکل موجود در Nanolub بسیار ریز هستند و می توان گفت هنگام قرار گرفتن بین دو سطح به صورت بلبرینگ های بسیار کوچک عمل می کنند. آزمایش های بسیاری نشان می دهند که این روان کننده تا حد بسیار زیادی سبب کاهش اصطکاک، ساییدگی و دما شده و بسیار بهتر از سایر روان کننده های جامد عمل می کند به خصوص در مواقعی که بار زیادی روی سیستم وجود دارد. همچنین این روان کننده از سوختن و بهم چسبیدن و پوسته پوسته شدن سطح فلز جلوگیری می کند.

روان کننده Nanolub به صورت افزودنی به روان کننده های مایع، گریس ها، به صورت پودر جامد، پوشش نازک کامپوزیتی روی فلز و به صورت لایه پلمیری کامپوزیتی می تواند مورد استفاده قرار گیرد. روان کننده دارای نانو ذرات W52 ، در روی سطوح زبر به خوبی عمل می کنند. این امر به این معنی است که سطوحی که روی هم می لغزند دیگر لازم نیست به صورت کاملاً یکنواخت و صاف باشند در صورتی که در روش های رایج برای کاهش اصطکاک، به جلا دادن و صاف کردن سطح تا حد بسیار زیادی نیاز وجود دارد که این امر مستلزم هزینه زیاد و دقت بالایی است.

با استفاده از روان کننده Nanolub ، سطوح در تماس با یکدیگر بعد از مدتی توسط خودشان و به صورت خودکار جلا داده می شوند، چرا که روان کننده در منافذ بین سطوح به دام می افتد و به تدریج با ساییده شدن زبری های بزرگ سطح، آزاد شده و عمل روان کنندگی را انجام می دهند و از ایجاد اصطکاک در بین سطوح تا حد زیادی جلوگیری می کنند.

در روان کننده های معمولی با افزایش بارگذاری، ضریب اصطکاک بعد از مدتی به طور ناگهانی افزایش می یابد. در حالی که این افزایش، هنگام استفاده از نانو ذرات W52 در بارگذاری های بسیار بالا دیده می شود و میزان افزایش ضریب اصطکاک نیز بسیار کم است.

در حال حاضر نانو ذرات W52 در۴شکل، شامل افزودن به روغن، افزودنی به گریس، قرار گرفتن در لایه های کامپوزیتی پلیمر و پوشش های کامپوزیت های فلزی مورد استفاده قرار می گیرد.

خصوصیات برجسته Nanolub ، عبارتند از قابلیت نفوذ در منافذ ریز، جلوگیری از Build up سطوح و امکان ایجاد سطوح خود روان کننده.