نانوذرات دارای گروه‌های عاملی اصطکاک فولاد را کم کردند

با همکاری شرکت لوبریزول (Lubrizol) و محققان دانشگاه شفیلد مشخص شد که نانوذرات پلیمری عامل‌دار به‌عنوان روان‌کننده برای فولاد ضدزنگ قابل استفاده هستند.

کد خبر: ۱۰۶۰۷۲۵

دوشنبه - ۲۴ بهمن ۱۴۰۱ / February 13, 2023

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، با همکاری شرکت لوبریزول (Lubrizol) و محققان دانشگاه شفیلد مشخص شد که نانوذرات پلیمری عامل‌دار به‌عنوان روان‌کننده برای فولاد ضدزنگ قابل استفاده هستند.

روان‌کننده‌های معدنی قطعات موتور را از سایش محافظت می‌کنند و این اثر با اضافه کردن نانوذرات پلیمری به روغن روان‌کننده افزایش می‌یابد. یک تیم تحقیقاتی در بریتانیا اکنون کشف کرده است که این نانوذرات دارای گروه‌های عاملی اپوکسی باعث کاهش اصطکاک در سطوح فلزی می‌شوند.

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان “افزایش جذب نانوذرات دارای گروه عاملی اپوسکی بر روی فولاد ضد زنگ به‌طور قابل توجهی اصطکاک را در مطالعات تریبولوژیک کاهش می‌دهد” در نشریه Angewandte Chemie منتشر شده است. در این مقاله محققان نشان دادند که نانوذرات حاوی گروه‌های اپوکسی که به سطوح فولادی می‌چسبند می‌توانند اصطکاک را به شدت کاهش دهند.

موتور‌های خودرو که قطعات روغن کاری شده داشته باشند، سوخت کمتری مصرف می‌کنند، گاز‌های گلخانه‌ای کمتری تولید شده و سایش طولانی مدت کمتری دارند. روغن معدنی به طور گسترده‌ای به‌عنوان روان‌کننده مورد استفاده قرار می‌گیرند و نانوذرات را می‌توان مستقیم در این حلال‌ها با استفاده از روشی که به‌عنوان خود مونتاژی ناشی از پلیمریزاسیون شناخته می‌شود، تهیه کرد. پوشش سطح اجزای فلزی با نانوذرات آن‌ها را از تماس مستقیم محافظت می‌کند.

سیلیا جورجی و استیو ارمز در دانشگاه شفیلد نانوذرات مودار را که شامل زنجیره‌های پلی (لوریل متاکریلات) محلول در روغن است و یک هسته نانوذرات محلول در روغن دارد را طراحی کردند. این نانوذرات با وارد کردن گروه‌های اپوکسی به مو‌ها توسط کوپلیمراسیون لوریل متاکریلات با گلیسیدیل متاکریلات، یک مونومر دارای گروه عاملی اپوکسی، به شدت به سطوح فلزی می‌چسبند.

این تیم دریافت که نانوذرات دارای اپوکسی با گروه‌های هیدروکسی واقع در سطح فولاد ضد زنگ واکنش نشان می‌دهد. این واکنش منجر به چسبندگی شدید نانوذرات می‌شود، پدیده‌ای که به‌عنوان جذب شیمیایی شناخته می‌شود. این که جذب شیمیایی رخ داده است یا نه، به محل دقیق گروه‌های اپوکسی بستگی دارد.

آرمز توضیح می‌دهد: «در کمال تعجب ما، افزودن تعداد بسیار بیشتری از گروه‌های اپوکسی در هسته‌های نانوذرات هیچ تأثیر مفیدی نداشت.»

نانوذرات جذب شده باعث کاهش چشمگیر اصطکاک می‌شوند، همانطور که این تیم تحقیقاتی در شفیلد هنگام انجام مطالعات تریبولوژیک با همکاری دانشمندان در لوبریزول، یک شرکت مواد افزودنی نفتی بریتانیایی، کشف کرد.

آرمز می‌افزاید: «نکته قابل توجه این است که، نانوذرات جذب شده پس از چنین آزمایشاتی، که در دمای کار معمولی یک موتور احتراق داخلی انجام شده، روی سطح فولاد ضد زنگ دست نخورده باقی مانده است.»

چنین نانوذرات دارای گروه‌های عاملی اپوکسی می‌تواند به معنای جهش بیشتر در عملکرد مواد افزودنی روان‌کننده برای فرمولاسیون روغن موتور نسل بعدی باشد.