تولید نانو روانکارها با قابلیت کاهش مصرف سوخت و آلایندگی اگزوزها
تاریخ انتشار: ۱۳ آذر ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۵۲۸۷۳۰
بر اساس برآوردها انتظار می‌رود بازار جهانی افزودنی‌های روانکار مورد نیاز صنایع، در سال ۲۰۲۴ به ۱۸.۸۵ میلیارد دلار برسد، در ایران محققان کشور با کاربرد فناوری نانو در این محصول، روانکارهایی با کارایی بالا برای کاربرد در صنایع و خودروهای دیزلی و بنزینی به تولید رسانده‌اند.
به گزارش ایسنا، "کاربردهای صنعتی نانوذرات در بهبود خواص روانکاری" مطالعات جدیدی بوده که محققان ستاد نانو اجرایی کردند و در آن جزئیات مربوط به کاربردها و تاثیرات فناوری نانو در بهبود عملکرد روانکارها درج شده است.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
روانکاری نقش مهمی در انجام حرکت به نحو صحیح، مداوم و اقتصادی سطوح در تماس با یکدیگر ایفا می‌کند. امروزه تمامی روانکارهای با پایه معدنی و سنتزی، برای داشتن کارایی مفید، نیازمند افزودنی‌هایی هستند که بتوانند خواص موردنظر را در آنها ایجاد کنند.
در سال‌های اخیر، با بهره‌گیری از فناوری نانو و سنتز مواد نانو، نوع جدیدی از افزودنی‌ها برای روانکارها به‌دلیل خواص منحصربه‌فرد پدیدار شده است. این افزودنی‌های جدید به‌سبب داشتن خواص بی‌نظیر و به‌دلیل صرفه‌جویی در انرژی، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند.
با استفاده از این افزودنی‌ها، می‌توان بسیاری از خواص اساسی روغن مانند نقطه اشتعال، گران‌رَوی، نقطه ریزش و مقاومت در مقابل اصطکاک را بهبود بخشید.
روانکاری به عنوان علم تسهیل‌کننده، حرکت نسبی سطوح در تماس با یکدیگر تعریف می‌شود و در هر جایی که سطوح همجوار در تماس با یکدیگر باشند، دارای حرکتی نسبی است و روانکاری نقش مهمی در انجام حرکت به نحو صحیح ایفا می‌کند؛ چرا که هر زمان که سطوح اجسام در تماس با یکدیگر باشند، دو پدیده اصطکاک و ساییدگی هر دو وجود خواهند داشت.
عدم روانکاری صحیح و منظم ماشین آلات علاوه بر کاهش راندمان، موجب فرسایش بیش از حد و از کارافتادگی زودرس خواهد شد و از سوی دیگر انتخاب روانکار مناسب تاثیر ویژه‌ای بر عملکرد ماشین‌ها دارد.
یکی از روش‌های بهبود خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی روانکارهای پایه، بهره گیری از مواد افزودنی مختلف با خواص منحصر به فرد است.
در سال‌های اخیر استفاده از مواد نانو در روانکارها به دلیل بهبود خواص سطحی و قابلیت انتقال حرارت، افزایش بازده موتور و کاهش هزینه‌های تعمیرات، به عنوان یک ایده نو بسیار موردتوجه واقع شده است. سنتز نانو ذرات و جایگزینی مولکول‌های آلی با ذرات بسیار کوچک مواد جامد به آسانی امکانپذیر نیست؛ همچنین به دلیل آنکه محلول‌های کلوئیدی ناپایدار هستند، بهره‌گیری از این فناوری در روانکارها با چالش بزرگی روبه‌رو شده است.
در این راستا پژوهشگران انواع مختلفی از مواد نانو ساخته‌شده از مواد فلزی، آلی و معدنی را برای ساخت نانوروانکارها مورداستفاده قرار داده‌اند.
مهمترین مزیت استفاده از مواد نانو روانکارها، اندازه کوچک آنها است. نانو افزودنی‌ها نسبت به افزودنی‌های معمول تا حدودی به دما حساس نیستند و واکنش‌های اصطکاکی در آنها بسیار محدود است. همچنین اندازه نانو متری این مواد موجب افزایش سطح تماس آنها شده و در دمای محیط نیز کارآمد هستند.
انواع روانکارهای صنعتی
برای آنکه روغن‌های روانکار همه خواص لازم را داشته باشند و بتوانند وظایف خود را به طور کامل انجام دهند، به آنها مواد افزودنی، اضافه می‌شود. مهمترین موادی که به منظور تامین ویژگی‌های مناسب به روغن پایه افزوده می‌شود شامل "پاک کننده‌ها و معلق کننده‌ها"، "مواد افزودنی ضد سایش"، "مواد افزودنی ضد اکسیداسیون"، "مواد افزودنی بهبود دهنده"، "ضد زنگ زدگی و خوردگی"، "ضد کف" و "بهبود دهنده اصطکاک" است.
نانو ذرات استفاده شده در روانکارها
فولرن‌ها، خانواده‌ای از کربن‌های چند شکل با شبکه سه‌بعدی که معمولا به صورت قفسه‌هایی متشکل از ۶۰ اتم هستند و به صورت ۶ ضلعی و پنج ضلعی به یکدیگر متصل شده‌اند.
استفاده از فولرن در روانکارها سبب جدا کردن سطوح در حال تماس از یکدیگر می‌شود. این دسته از ترکیبات به دلیل مقاومت و پایداری بالا، در شرایط بارگذاری زیاد نیز خصوصیات چرخش بلبرینگ مانند خود را حفظ می‌کنند.
نانو الماس از دیگر موادی است که در روانکارها استفاده می‌شود. هدف از به کار بردن نانو الماس‌ها به عنوان افزودنی روانکارها، اندودکاری، سطوح لغزشی است. این اندودکاری موجب افزایش مقاومت در برابر سایش، توانمندسازی روانکاری لغزشی میان سطوح و کاهش اصطکاک می‌شود.
پوشش نانو الماس موجب کاهش سطح تماس شده و لذا نیروی کششی میان فصل مشترک دو سطح نیز کاهش می‌یابد؛ از این رو این نانو مواد به عنوان یک ماده افزودنی به روغن موتور، موجب کاهش مصرف بنزین و افزایش عمر موتور می‌شود.
نانو ذرات فلزی
نانو ذرات فلزی (طلا، مس و نقره)، مواد ناپایدار بوده و به راحتی به شکل توده درمی‌آیند؛ از این رو این نانو ذرات در اثر تماس با یکدیگر، به هم چسبیده و رشد کرده و ساختار نانومتری و خواص منحصر به فرد خود را از دست می‌دهند. هنگامی که این نانو ذرات به روغن افزوده می‌شوند، رسوب می‌کنند.
پایداری، قابلیت انحلال و توزیع ضعیف این ۳ نانو ذره در روغن‌های روانکاری، کاربرد مضاعف آنها با را به عنوان ماده افزودنی در فرمولاسیون روانکارها محدود کرده است. یکی از روش‌های انحلال مؤثر، پوشش دادن آنها با لایه‌ای از مولکول‌های آلی است، به صورتی که ترکیبی از یک گروه قطبی و یک زنجیره بلند آلکیل ایجاد شود.
چشم انداز اقتصادی
تقریبا تمام سیستم‌های مکانیکی متحرک، به روانکاری مؤثر برای عملیات روان و طولانی مدت وابسته هستند. استفاده از افزودنی‌های نانو روانکار در صنایع مختلف مانند حمل و نقل، صنایع تولیدی، نیرو، نفت، گاز و پتروشیمی کاربردهای بسیار گسترده‌ای دارد.
بر اساس آمارها مصرف جهانی افزودنی‌های روانکار تا سال ۲۰۱۷ به حدود ۵.۴ میلیون تن رسیده است و انتظار می‌رود بازار جهانی افزودنی‌های روانکار در سال ۲۰۲۴ به ۱۸.۸۵ میلیارد دلار برسد.
بیشترین مصرف افزودنی‌های روانکار با سهم ۳۳ درصد از تقاضای جهانی مربوط به روغن‌های سنگین بوده است و بعد از آن روغن موتورهای اتومبیل‌های سبک با ۲۷ درصد قرار دارند.
از سوی دیگر بررسی‌ها نشان می‌دهد روانکارها نقش و عملکردهای متفاوتی دارند، به گونه‌ای که از سال ۲۰۱۲ سه نقش پاک کنندگی، پراکندگی و بهبود ویسکوزیته به کارکردهای روانکارها اضافه شده است.
همچنین بازار جهانی نانو روانکارها از حدود ۸۴ میلیون دلار در سال ۲۰۰۷ به ۶۱۸ میلیون دلار در سال ۲۰۱۲ رسیده است.
تولید روانکارها در ایران
از ابتدای سال ۱۳۹۵ تولید شوینده‌ها و روانکارهای صنعتی آغاز شد و یکی از شرکت‌های صنعتی اقدام به تولید کوانتوم دات‌های پایه کربنی در مقیاس صنعتی کرد و با توجه به فناوری بالای تولید کوانتوم دات‌ها و عدم شناخت مناسب صنایع برای مصرف این نانو ساختارها در فرآیند تولید، این شرکت بر آن شد تا از این ترکیبات به عنوان مکمل خواص روانکارها در فرمولاسیون روانکار تولیدی استفاده کند.
پس از آن روانکار نانویی دیگر با خاصیت پخش یکنواخت و پایدار برای مصرف در خودروهای سواری و دیزلی به تولید رسید.
کاهش مصرف سوخت، افزایش توان و شتاب خودرو، کاهش دما و صدای موتور، کاهش گازهای آلاینده خروجی از اگزوز و افزایش طول عمر روغن موتور از ویژگی‌های این نانو روانکار است.
سومین نانو روانکار در سال ۸۹ از سوی یکی از شرکت‌های فناور تولید شد که از ویژگی‌هایی چون حضور ذرات با اندازه کمتر از ۱۰۰ نانو متر و موفولوژی مکعبی شکل، کاهش نرخ سایش و کاهش ضریب اصطکاک از مزایای این نانو روانکار به شمار می‌رود.
تولید نانو روغن موتورهای بنزینی و دیزلی از دیگر دستاوردهای شرکت‌های فناور کشور است.
مطالعات انجام شده نشان می‌دهد که نانو افزودنی‌های متعدد فولرین، الماس‌ها، نانو ذرات فلزی، نانو ذرات جامد کلوئیدی و نانو افزودنی اسید بوریک در سال‌های اخیر در روانکارها مورد استفاده قرار گرفته است و استفاده از این نانو ذرات باعث کاهش اصطکاک و سایش، کاهش مصرف سوخت و انرژی، کاهش هزینه‌های تولید و بهبود عملکرد روانکارها می‌شود که علت آن را می‌توان در ساختار خاص و منحصر به فرد این دسته از مواد افزودنی دانست.
مسیر مطالعات آینده به طور شاخص، بررسی بهبود عملکرد روانکارها و در نهایت کاهش سوخت با استفاده از نانو افزودنی‌های تجاری موجود در بازار است.
انتهای پیام
منبع: ایسنا
کلیدواژه: نانو ذرات فناوري نانو جام جهانی ۲۰۲۲ قطر قیمت طلا تماس با یکدیگر مواد افزودنی نانو افزودنی نانو روانکار افزودنی ها روغن موتور مواد نانو کاهش مصرف نانو ذرات
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۵۲۸۷۳۰ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
دردسرهای افزایش بیش‌ازحد انرژی‌های تجدیدپذیر برای آینده
بهره‌وری انرژی برای آینده‌ای پایدار حیاتی است، با این حال افزایش بیش‌ازحد استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر بدون وجود زیرساخت‌های کارآمد و مدیریت مصرف، جهان را با مشکلات بسیار مواجه می‌کند.
به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، اتلاف انرژی یک مشکل بزرگ است و حدود سه‌چهارم انرژی جهانی به دلیل سیستم‌ها یا زیرساخت‌های ناکارآمد و رفتارهای مصرف نادرست هدر می‌رود. بهره‌وری انرژی اغلب به نفع افزایش ظرفیت انرژی تجدیدپذیر نادیده گرفته می‌شود، حال آنکه بهبود آن و کاهش اتلاف انرژی می‌تواند انتشار کربن را پایین آورد، در هزینه‌ها صرفه‌جویی کند و بار تولید انرژی سبز را کاهش دهد. از آنجا که دولت‌ها بر توسعه ظرفیت انرژی‌های تجدیدپذیر خود تمرکز می‌کنند، بسیاری از آنها یک عنصر حیاتی برای تقویت امنیت انرژی پاک یعنی مدیریت زباله‌های انرژی را نادیده می‌گیرند.
دردسرهای افزایش اتکا به انرژی‌های تجدیدپذیرکشورها در سراسر جهان باید سیستم‌های موجود خود را اصلاح کنند تا اطمینان حاصل شود که انرژی در حمل‌ونقل و استفاده از بین نمی‌رود و شبکه‌های برق آماده پذیرایی از پروژه‌های انرژی پاک جدید می‌شوند که انتظار می‌رود طی دهه‌های آینده ارائه شوند.
این توسعه نیازمند تمرکز بیشتر بر کاهش اتلاف انرژی به جای افزایش ظرفیت انرژی تجدیدپذیر است، زیرا جایگزینی انرژی‌های فسیلی با انرژی‌های تجدیدپذیر بدون توجه به کارآمدی و کاهش مصرف در عمل بی‌فایده خواهد بود. یکی از موارد مشکل‌ساز در این زمینه برای اروپا، عرضه بیش از حد پنل‌های خورشیدی از چین به‌دنبال افزایش اهداف ظرفیت انرژی خورشیدی خود توسط دولت‌ها است.
چین در تولید مقادیر زیادی پنل با هزینه کم بسیار موفق بوده است. این امر به تولید بسیار کمتر پنل‌های خورشیدی در مناطق گران‌تر مانند اروپا و اتکای بیشتر به چین برای تهیه پنل‌های خورشیدی در سراسر جهان منجر شده و رقابت تولیدکنندگان داخلی را با مشکل مواجه کرده است. به این ترتیب دولت‌ها به فکر وضع تعرفه‌هایی بر صادرات انرژی‌های تجدیدپذیر چین هستند که به زودی به ایالات متحده نیز راه پیدا خواهد کرد.
انتظار می‌رود چین مقادیر زیادی پنل‌های خورشیدی را به کشورهای سراسر جهان بفروشد و به آنها امکان توسعه پروژه‌های انرژی خورشیدی کم‌هزینه را بدهد. این امر نشان‌دهنده پیشرفت چشمگیر در فناوری انرژی خورشیدی است، با این حال می‌تواند منجر به اتکای بیش از حد به افزایش ظرفیت به جای بهبود کارایی در تمام منابع انرژی و کاهش مصرف انرژی شود.
بهره‌وری انرژی از لحاظ تاریخی بیشترین سهم را در کاهش گازهای گلخانه‌ای به ارمغان آورده است. معرفی مجدد آن برای عصر انرژی‌های تجدیدپذیر و دستیابی به اهداف کربن‌صفر خالص تا سال ۲۰۵۰، بشر را قادر می‌سازد تا به این روند ادامه دهد.
برخورداری از شانس مبارزه با تغییرات آب‌وهوایی و پای‌بندی به توافق‌نامه پاریس در سال ۲۰۱۵ برای رسیدن به هدف کربن‌صفر خالص و حفظ گرمایش جهانی به زیر ۱.۵ درجه سانتی‌گراد، نیازمند بهره‌وری انرژی است. بهره‌وری انرژی می‌تواند یک‌سوم صرفه‌جویی کربن مورد نیاز را تا رسیدن به کربن‌صفر خالص تأمین کند و با برق‌رسانی هرچه بیشتر سیستم انرژی خود، ایجاد انعطاف‌پذیری در عرضه، تقاضا و ذخیره‌سازی انرژی و استفاده مجدد از گرمای اتلاف‌شده، کارایی انرژی را افزایش می‌دهد.
مهندسی سیستم انرژی آینده نشان می‌دهد که اتحادیه اروپا و بریتانیا ممکن است بتوانند با به حداکثر رساندن پتانسیل تقاضا، هزینه‌های اجتماعی سالانه ۱۱.۲ میلیارد دلاری را تا سال ۲۰۳۰ و ۱۶.۶ میلیارد دلاری را تا سال ۲۰۵۰ کاهش دهند. این انعطاف‌پذیری به این مناطق کمک می‌کند تا انتشار گاز کربن‌دی‌اکسید خود را تا حدود ۴۰ میلیون تن کاهش دهند و تولید برق از گاز طبیعی را به میزان ۱۰۶ تراوات ساعت یا حدود یک‌پنجم مصرف گاز طبیعی اتحادیه اروپا برای تولید برق نسبت به سال ۲۰۲۲ کاهش دهد. انتقال از سوخت‌های فسیلی به یک سیستم کاملاً الکتریکی می‌تواند تا ۴۰ درصد از مصرف انرژی نهایی را کاهش دهد.
بهره‌وری انرژی در فناوری‌های نوظهوراطمینان از بهره‌وری انرژی در فناوری‌های نوظهور نیز بسیار مهم است. بازار هیدروژن با سرعتی بالا در حال رشد است، زیرا دولت‌ها و شرکت‌ها در سراسر جهان به دنبال جایگزین‌های سوخت پاک‌تر برای نیرو دادن به صنایعی مانند تولید و هوانوردی هستند. تبدیل انرژی تجدیدپذیر به هیدروژن از طریق الکترولیز به مقادیر زیادی انرژی نیاز دارد که بسیاری معتقدند بهتر است به‌طور مستقیم به‌عنوان برق مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین جهان باید فناوری‌های الکترولیز با راندمان بالا را برای بهبود فرآیند تبدیل و تمرکز بر کاهش تقاضا برای هیدروژن توسعه دهد. به این ترتیب یکپارچه‌سازی استراتژیک بخش‌هایی که گرمای اضافی را برای کاهش تقاضای انرژی و افزایش کارایی به کار می‌برند، ممکن و ضروری است.
تا پایان دهه تا ۵۳ درصد از انرژی ورودی جهانی به‌عنوان گرمای اضافی هدر می‌رود، اما این گرما می‌تواند برای تأمین انرژی ماشین‌آلات و همچنین گرمایش ساختمان‌ها و آب استفاده می‌شود.
سیستم‌های انرژی موجود در سطح جهانی بسیار ناکارآمد هستند و تقاضای انرژی در جهان همچنان در حال افزایش است. بنابراین، دولت‌ها در تلاش هستند تا به سرعت منابع انرژی موجود را با انرژی‌های تجدیدپذیر جایگزین کنند تا از تلاش‌های کربن‌زدایی حمایت کنند. در این میان برای کاهش ناکارآمدی‌ها و مهار مصرف غیرضروری انرژی، کار چندانی انجام نمی‌شود. بهبود بهره‌وری انرژی و کاهش استفاده بیش از حد به کاهش انتشار کربن و همچنین کاهش بار دولت‌هایی که به دنبال افزایش تولید انرژی سبز با سرعتی ناپایدار هستند، کمک می‌کند.
کد خبر 748687
خودکشی از رزیدنتها به پزشکان رسیده؛ چرا دکتر سمیرا آلسعیدی خودکشی کرد؟/ «خودکشی پزشکان بهمثابه یک انتحار اجتماعی است»