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 می‌شود، وباعث فرسودگی و از کار افتادگی زودرس آنها نیز می‌شود.
در گذشته برای روانکاری از روغن‌های پایه استفاده می‌شد، ولی امروزه با به وجود آمدن موتورهای سبک و تندرو، استفاده از روغن‌های 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 می‌شود تا بتوان شرایط لازم برای کار موتور و همچنین محافظت از موتور را به وجود آورد.
افزودنی‌ها 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 کننده W52 که هم به صورت مستقیم به عنوان روان کننده استفاده می‌شود و هم به صورت افزودنی به سایر روان کننده‌ها و به منظور جلوگیری از سایش قطعات درگیر موتور و همچنین کاهش اصطکاک به کار می‌رود، پرداخته می‌شود.
مشکلات روان کننده های رایج W52
روان کننده‌های رایج W52 دارای ساختاری شبیه به گرافیت بوده و با لغزیدن لایه‌ها روی همدیگر، سبب کاهش اصطکاک می‌شوند. لبه‌های این لایه‌ها فعال بوده و سبب می‌شود 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 لایه‌ها، به خاطر بزرگ بودن نمی‌توانند در ترک‌ها و منافذ موجود در روی سطح وارد شوند و بنابراین روی هم انباشته شده و به سطح می‌چسبند وبه این ترتیب بعد از مدتی از روان کنندگی مناسب جلوگیری می‌کنند.
این عوامل سبب می‌شوند که روان کننده‌ها 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 چیست؟
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.
شکل استفاده از روان کننده نانو
روان کننده Nanolub به صورت افزودنی به روان کننده‌های مایع، گریس‌ها، به صورت پودر جامد، پوشش نازک کامپوزیتی روی فلز و به صورت لایه پلمیری کامپوزیتی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. روان کننده دارای نانو ذرات W52، در روی سطوح زبر به خوبی عمل می‌کنند. این امر به این معنی است که سطوحی که روی هم می‌لغزند دیگر لازم نیست به صورت کاملاً یکنواخت و صاف باشند در صورتی که در روش‌های 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 می‌شوند، چرا که روان کننده در منافذ بین سطوح به دام می افتد و به تدریج با ساییده شدن زبری‌های بزرگ سطح، آزاد شده و عمل روان کنندگی را انجام می‌دهند و از ایجاد اصطکاک در بین سطوح تا حد زیادی جلوگیری می‌کنند.
در روان کننده‌های معمولی با افزایش بارگذاری، ضریب اصطکاک بعد از مدتی به طور ناگهانی افزایش می‌یابد. در حالی که این افزایش، هنگام استفاده از نانو ذرات W52 در بارگذاری‌های بسیار بالا دیده می‌شود و میزان افزایش ضریب اصطکاک نیز بسیار کم است.
در حال حاضر نانو ذرات W52 در 4 شکل، شامل افزودن به روغن، افزودنی به گریس، قرار گرفتن در لایه‌های کامپوزیتی پلیمر و پوشش‌های کامپوزیت‌های فلزی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
خصوصیات برجسته Nanolub، عبارتند از قابلیت نفوذ در منافذ ریز، جلوگیری از Build up سطوح و امکان ایجاد سطوح خود روان کننده.
