Трибологические, окислительные и теплопроводные исследования синтезированных в микроволновой печи наночастиц дисульфида молибдена (MoS2) в виде наночастиц.

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 14108 (2022) Цитировать эту статью

1638 Доступов

7 цитат

Подробности о метриках

Смазка стала неотъемлемой частью повышения эффективности двигателя в эпоху быстрой глобализации. Трибологические, окислительные и теплопроводные свойства моторного масла играют жизненно важную роль в улучшении качества срока службы двигателя автомобиля. В этом исследовании наночастицы дисульфида молибдена (MoS2) были синтезированы с помощью микроволнового гидротермального реактора. Позже наночастицы были диспергированы в дизельном моторном масле SAE 20W50 для получения наносмазки. Результаты показывают, что наносмазка с концентрацией MoS2 0,01 мас.% показала коэффициент трения, средний диаметр пятна износа уменьшился на 19,24% и 19,52% соответственно по сравнению с базовым маслом. Кроме того, наносмазка с концентрацией наночастиц MoS2 0,01% по массе показала увеличение времени индукции окисления на 61,15% по сравнению с базовым маслом. Кроме того, добавление MoS2 в базовое масло демонстрирует улучшение теплопроводности примерно на 10% по сравнению с базовым маслом.

Автомобильная промышленность уделяет особое внимание экологичности, качеству, долговечности и энергоэффективности. Например, в обычном легковом автомобиле1 79% топлива рассеивается из-за потерь энергии1. Потери энергии и механические повреждения вызваны главным образом трением и износом. На трение и износ потребляется около 1/3 преобладающей мировой энергии, причем более половины энергии приходится на трение транспортного оборудования2. Более того, на изношенные детали приходится почти 4/5 всех механических поломок3. Трение также способствует возникновению серьезных проблем, таких как поверхностная коррозия и загрязнение окружающей среды. В результате снижение трения и износа имеет решающее значение для продления срока службы механического оборудования, повышения эффективности использования топлива и снижения выбросов.

Смазка является одним из наиболее надежных способов снижения фрикционного износа, энергосбережения, защиты окружающей среды и снижения выбросов углерода4. Многие решения использовались для уменьшения трения и износа для достижения целей энергосбережения. Улучшение профиля текстуры канавок в условиях гидродинамической смазки может повысить несущую способность масляной пленки5. С другой стороны, их трибологические свойства обычно обусловлены условиями трения и склонны к выходу из строя после длительного периода эксплуатации. Поскольку они могут образовывать гидродинамический или эластогидродинамический смазочный слой на контактной поверхности во время фрикционного скольжения, жидкие смазочные материалы часто используются в автомобильной промышленности6. Помимо смазочных масел, в качестве жидких смазок иногда можно использовать ионные жидкости7. На этапах запуска и остановки механических деталей или при возникновении среды с высоким трением жидкие смазочные материалы не могут образовывать сплошной смазочный слой в середине трущихся поверхностей. В этом контексте возникают фазы граничной смазки и смешанной смазки, что приводит к увеличению трения и износа. Применение присадок к смазочным материалам является основным методом снижения трения и износа за счет граничной смазки8. Органические фосфаты, органические сульфиды и металлические органические соединения являются традиционными присадками к смазочным материалам с высокой стабильностью дисперсии и трибологическими свойствами. С точки зрения токсикологии, производство сульфатной золы, фосфора и серы (SAPS), которое может привести к загрязнению воздуха, такому как кислотные дожди и туманный климат9, а также химическая эрозия, являются проблемами, с которыми в разной степени сталкивается окружающая среда. Хотя другие добавки, в том числе ионные жидкости, обладают хорошими трибологическими свойствами, их применение в промышленности сдерживается высокой стоимостью и недостаточной экологичностью10,11. В наносмазках наночастицы используются в качестве смазочных добавок к базовой смазке, диаметр частиц которых обычно составляет от 1 до 100 нм12. Эксперименты на месте показывают, что включение наносмазок в базовые масла или покрытия значительно снижает трение и износ, а также демонстрирует интригующие трибологические свойства. Целью данного исследования является улучшение трибологических качеств дизельного моторного масла с использованием наноприсадок. Это первая попытка синтезировать наночастицы MoS2 с использованием метода микроволнового синтеза для трибологических применений. Синтез наночастиц с использованием передового метода микроволнового синтеза экономит время, энергию и обеспечивает лучшие трибологические, окислительные и теплопроводные свойства, чем традиционный гидротермальный метод13. Затем были определены физико-химические параметры наночастиц MoS2, и наночастицы были диспергированы в дизельном моторном масле для разработки новой наносмазки. После этого исследовались трибологические, окислительные и термические характеристики. Основная цель данного исследования — создание наночастиц MoS2 с использованием микроволновой технологии, которые улучшают трибологические, окислительные и термические свойства при диспергировании в дизельном моторном масле. Это исследование проложит путь к разработке новых наноприсадок MoS2, синтезированных в микроволновой печи, для дизельного моторного масла.