 Когда двигатель автомобиля неправильно смазан, это может быть неприятно для окружающей среды. Для среднего автомобиля, 15 процентов потребления топлива расходуется на преодоление трения в двигателе и трансмиссии. Когда трение велико, шестерни должны работать, чтобы двигаться. Это приводит к тому, что автомобиль сжигает больше топлива и выбрасывает больше углекислого газа в атмосферу. В результате каждый год, миллионы тонн топлива теряются впустую из-за трения. Это серьезная проблема.
В то время как масло помогает снизить это трение, люди давно искали добавки, способные повысить производительность масла. Исследователи Северо-Западного университета обнаружили, что смятые графеновые шары являются чрезвычайно перспективной добавкой для смазки. В серии тестах масло, модифицированное смятыми графеновыми шарами, превзошло некоторые коммерческие смазочные материалы на 15 процентов - как в плане снижения трения, так и степени износа на стальных поверхностях.
Смятые графеновые шары представляют собой новый тип ультрадисперсных частиц, которые напоминают смятые бумажные шарики. Частицы сделаны путем высушивания крошечных капелек воды на основе листов графена внутри. Капиллярная сила, порожденная испарением воды, мнет листы в миниатюрные бумажные шары.
В частности, углеродные наночастицы, ранее были изучены, чтобы помочь увеличить смазку масла. Частицы, однако, не расходятся и в масле, а вместо этого, как правило, слипаются, что делает их менее эффективными для смазки. Частицы могут заклиниться между зубчатыми поверхностями, вызывая серьезные агрегации, что увеличивает трение и износ. Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи модифицировали частицы с дополнительными поверхностно-активными химическими веществами, чтобы заставить их разойтись. Но это еще не решает проблему полностью.
Из-за своей уникальной формы, смятые графеновые шары самостоятельно расходятся без необходимых поверхностно-активных веществ. С их заостренными поверхностями, они не в состоянии сделать тесные контакты с другими графеновыми шарами. Даже когда они сжимаются вместе, они легко отделяются снова при нарушении.
Исследователи также обнаружили, что производительность мятых графеновых шаров не чувствительна к их концентрации в масле. Нескольких уже достаточно, и если увеличить концентрацию в 10 раз, то производительность останется примерно той же самой. Для всех других углеродных добавок, такое исполнение очень чувствительно к концентрации. Необходимо найти золотую середину.
Далее исследователи планируют исследовать дополнительное преимущество использования смятых графеновых шаров в масле: они также могут быть использованы в качестве носителей. Поскольку шарообразные частицы имеют высокую площадь поверхности и открытые пространства, они являются хорошими носителями для материалов с другими функциями, такими как ингибирование коррозии.
|
