Từ West Lafayette, Ind. - Hội nhà khoa học vừa cho ra lò một loại chất bôi trơn thể rắn xịn xò đến mức có thể "bay màu" luôn ma sát và mài mòn ngay cả trong những điều kiện khắc nghiệt nhất, từ máy nén khí cho đến tận... hệ thống tên lửa luôn nha!
Hợp chất "không chất lỏng" này được làm từ bùn của Graphene (vật liệu thần thánh), ô-xít kẽm, và polymer polyvinylidene difluoride. Nói cho dễ hiểu thì Graphene là lớp màng carbon siêu mỏng nhưng tiềm năng ứng dụng thì "vô đối", đặc biệt trong ngành bôi trơn.
"Nó có khả năng dẫn nhiệt đỉnh của chóp, độ bền cao và hệ số ma sát thấp khủng khiếp," ông Vilas Pol - giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại Học Purdue chia sẻ.
Các hạt nano kẽm ô-xít giúp chất bôi trơn dính chặt vào bề mặt kim loại, còn polymer thì đóng vai trò "keo dán" gắn kết toàn bộ hỗn hợp lại, Arthur Dysart - cựu sinh viên chuyên ngành kỹ thuật hóa học cho biết.
Chất bôi trơn thể rắn này cực kỳ cần thiết cho đủ loại ứng dụng: máy nén khí, thiết bị công nghiệp thực phẩm, phương tiện không gian, bánh răng và dây xích truyền động, khóa chốt trong môi trường nhiệt độ cao, hệ thống tên lửa, máy in tốc độ cao, động cơ thủy lực trong hệ thống tời, cần cẩu, xe quân sự, thiết bị cắt vụn và cả giàn khoan nữa!
"Căn nguyên của mọi hỏng hóc cơ khí chính là ma sát và mài mòn, nên giảm được những yếu tố này thì sẽ cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của vô số hệ thống cơ khí," Giáo sư cơ khí Farshid Sadeghi của Purdue's Cummins nhận định. "Mặc dù có nhiều tiến bộ gần đây, nhưng chất bôi trơn lỏng vẫn bó tay trong các trường hợp nhiệt độ cao hoặc áp suất thấp như môi trường chân không, nên chất bôi trơn thể rắn là giải pháp thay thế cực kỳ khả thi cho môi trường hoạt động khắc nghiệt."
Team research đã thử nghiệm trên bề mặt thép không gỉ được phủ lớp bôi trơn mới này. "Chúng tôi đã test nó trong những điều kiện tệ nhất có thể," anh Abdullah A. Alazemi - cựu sinh viên kỹ thuật cơ khí chia sẻ.
Các phát hiện được trình bày chi tiết trong nghiên cứu công bố ngày 11 tháng 7 trên Tạp chí Carbon.
"Độ bền và khả năng phục hồi của lớp màng bao phủ này cho thấy tiềm năng đặc biệt như một chất bôi trơn khô cho các ứng dụng vòng bi chịu tải cao," ông Pol chia sẻ thêm.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng chất bôi trơn tổng hợp này đã tạo ra một lớp màng phim giúp giảm thiểu đáng kể ma sát và mài mòn. Phân tích phổ Raman về các vết mài mòn đã cho thấy màng phim bảo vệ dính cực kỳ chặt trên các bề mặt tiếp xúc!
Nghiên cứu đang được tiến hành, và công việc tương lai đang được lên kế hoạch cùng với các đối tác công nghiệp. Các nhà nghiên cứu đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế thông qua Phòng Thương mại Công nghệ của Tổ chức nghiên cứu Đại Học Purdue.
**Tóm tắt nghiên cứu:**
Novel tertiary dry solid lubricant on steel surfaces reduces significant friction and wear under high load conditions.
Abdullah A. Alazemi a, 1, Arthur D. Dysart b, 1, Steven J. Shaffer c, Vilas G. Pol b, *, Lars-Erik Stacke d, Farshid Sadeghi a, **
aSchool of Mechanical Engineering, Purdue University, West Lafayette, Indiana 47907, United States, bDavidson School of Chemical Engineering, Purdue University, cBruker Nano Surfaces Division, San Jose, Calif., dSKF Digital Business Technology, Göteborg, Sweden
*Corresponding authors: [email protected] , [email protected]
Một màng phim tổng hợp Graphene – Kẽm ô-xít mới được tạo ra và nghiên cứu như một chất bôi trơn thể rắn, giúp giảm ma sát và mài mòn dưới điều kiện tải trọng cực cao. Hợp chất không chứa chất lỏng được tạo thành từ hỗn hợp Graphene, ô-xít kẽm và lớp phủ polyvinylidene difluoride được phủ trên bề mặt thép không gỉ.
Hiệu suất ma sát được đo đạc dưới môi trường xung quanh bằng máy đo ma sát đĩa bi với tiếp xúc ma sát lên tới 1.02 GPa và trượt với khoảng cách lên tới 450 m. Chất bôi trơn giàu Graphene chứng minh ma sát và mài mòn giảm đáng kể (khoảng 90%) so với trượt không bôi trơn.
Màng phim hỗn hợp này có thể duy trì hiệu quả bôi trơn dưới điều kiện vận hành khắc nghiệt, bao gồm trọng tải bình thường ở 15 N và khoảng cách trượt là 450 m. Phân tích quang phổ và quang học của các vết sẹo mài mòn đã tiết lộ rằng một màng bảo vệ bền bỉ hình thành trên các bề mặt bi và đĩa.
Hiệu quả ma sát tuyệt vời của hỗn hợp giàu Graphene này là nhờ đặc tính hiệu ứng bám dính từ ô-xít kẽm: Kẽm giúp Graphene bám dính với bề mặt tiếp xúc, duy trì hiệu suất ma sát được cải thiện dưới áp suất tiếp xúc cao. Độ bền và khả năng phục hồi của lớp phủ dính này cho thấy tiềm năng đặc biệt như một chất bôi trơn khô cho các ứng dụng chịu tải cao.
Nguồn: Tài liệu được cung cấp bởi Trường Đại Học Purdue
Bài báo trên đã mở ra một viễn cảnh không xa khi công nghệ Nano Graphene sẽ dần len lỏi, thay thế các công nghệ cũ trong hầu hết các lĩnh vực công nghệ. Điển hình nhất là công nghệ bôi trơn.
Hiện nay, nhờ đội ngũ các kỹ sư hóa học & cơ khí giàu kinh nghiệm nổi tiếng thế giới, họ đã phát triển và cho ra đời sản phẩm nhớt công nghệ tổng hợp toàn phần ứng dụng công nghệ Nano Graphene, giúp màng dầu bền vững hơn, có khả năng tráng nhám lấp đầy các vết mài mòn, nứt vỡ li ti trên bề mặt các chi tiết của động cơ. Giúp tăng cường khả năng giảm ma sát, bảo vệ hoàn toàn động cơ và kéo dài tuổi thọ động cơ cũng như kéo dài tuổi thọ sử dụng nhớt. Điển hình là dòng sản phẩm nhớt công nghệ cao BOD BCG nổi tiếng đến từ Đài Loan - quốc đảo đứng đầu thế giới về công nghệ bán dẫn.
Nguồn: tinhte.vn