Desempenho tribológico de IL/(GO

Jun 30, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 14368 (2022) Citar este artigo

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Neste artigo, investigamos o efeito da irradiação espacial nas propriedades lubrificantes de revestimentos lubrificantes sólido-líquido IL/(GO-MWCNT). Os revestimentos lubrificantes sólido-líquido consistem em líquidos iônicos (IL), óxido de grafeno (GO) e nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT). Experimentos de irradiação foram realizados usando equipamentos de simulação de solo. A irradiação de oxigênio atômico (AO), ultravioleta (UV), próton (Pr) e elétron (El) altera a composição, estrutura, morfologia e propriedades tribológicas de revestimentos lubrificantes sólido-líquido. Os resultados experimentais mostram as mudanças de composição induzidas pela irradiação, incluindo a decomposição de lubrificantes LIs. O dano ao material lubrificante foi o mais grave pela irradiação Pr e o menor pela irradiação UV.

Devido à sua ampla gama de benefícios potenciais, o uso de sistemas de lubrificação composta sólido-líquido1,2,3,4 nas indústrias automotiva e aeroespacial tem sido promovido com entusiasmo nas últimas duas décadas. O sistema de lubrificação composto sólido-líquido consiste em fluidos básicos e nano aditivos. Os fluidos básicos são usados ​​principalmente para reduzir o atrito entre as superfícies das partes móveis, enquanto o equipamento da máquina com resfriamento, vedação, corrosão, ferrugem, isolamento, transmissão de energia, limpeza de impurezas, etc.5. Os nano aditivos têm o potencial de reduzir o atrito e o desgaste das partes móveis e aumentar a durabilidade da máquina6,7,8,9.

Numerosos estudos examinaram o efeito da adição de várias nanopartículas a nanolubrificantes à base de óleo. Niraj Kumar et ai. foi; relataram que as propriedades antidesgaste do óleo de palma são aprimoradas devido à adição de nanobastões α e β-MnO2 com diâmetros de aproximadamente 10–40 nm10. Segundo Jatti et al.11, o uso de CuO como aditivo melhora as propriedades de atrito e desgaste do óleo de motor multigraduado de base mineral. Eles relatam que o nano aditivo CuO converte o atrito de deslizamento em atrito de rolamento, reduzindo assim o coeficiente efetivo de atrito entre as superfícies de fricção. Vlad Bogdan Nist et al.12,13 relataram que as nanopartículas WS2 reagiram com o substrato de aço sob alta temperatura e pressão para formar um tribo-filme protetor, reduzindo assim a penetração de H nos rolamentos do elemento rolante e evitando assim a fragilização do H. Também foi relatado que os aditivos compostos superam os aditivos individuais14. Arvind Kumar et al.15 exploraram nanocompósitos à base de grafeno funcionalizado com polímero como aditivos lubrificantes, que podem substituir os materiais a granel tradicionais devido ao seu tamanho em nanoescala e boas propriedades mecânicas e térmicas. Ramón-Raygoza et al.16 relataram comportamento tribológico aprimorado de grafeno multicamadas impregnado com cobre (MLG-Cu). Luo et al.17 investigaram as propriedades lubrificantes de aditivos de grafeno com diferentes graus de esfoliação, fornecendo novos insights sobre a relação entre a evolução da nanoestrutura induzida por fricção e as propriedades lubrificantes do grafeno como aditivo lubrificante. Este resultado tem um excelente potencial para o projeto estrutural do grafeno como aditivo lubrificante.

Recentemente, a lubrificação sinérgica sólido-líquido baseada em revestimentos de carbono tipo diamante (DLC) tornou-se um sistema de lubrificação atraente devido ao seu atrito ultrabaixo e boa resistência ao desgaste em todos os regimes de lubrificação18,19. Nanopartículas de níquel (diâmetro médio de 7 nm) cobertas com oleilamina e ácido oleico foram adicionadas ao sistema de lubrificação sinérgica sólido-líquido DLC/DIOS20. Em todos os esquemas de lubrificação, o desempenho de lubrificação do sistema foi significativamente melhorado pela adição de nanopartículas de Ni. O coeficiente de atrito é reduzido em 10,3–19,1% e a taxa de desgaste do DLC pode ser reduzida em 50% no estado de lubrificação limite. Anteriormente, preparamos revestimentos DLC/IL/(GO-MWCNT), que exibiram propriedades de redução de fricção sob condições de alto vácuo. Os nanofluidos também mostraram maior resistência ao desgaste ao transferir grafeno e nanotubos de carbono de paredes múltiplas como separadores. Seu efeito sinérgico melhorou significativamente os compósitos IL-GO/MWCNT. No entanto, para o ambiente espacial, o alto vácuo é apenas uma das condições, como as condições espaciais, incluindo alta e baixa temperatura (HT/LT), oxigênio atômico, irradiação UV, irradiação de feixe de prótons e elétrons e a ausência de uma força gravitacional. campo21,22. No ambiente de baixa pressão, AO é uma das espécies neutras mais prejudiciais e dominantes (aproximadamente 80%) na atmosfera superior de 200 a 700 km. É bem conhecido que o oxigênio atômico está intimamente relacionado com a falha de lubrificantes líquidos devido à severa degradação e evaporação sob irradiação AO23. Estudar o efeito de outras condições de espaço em revestimentos lubrificantes sólido-líquido à base de DLC é essencial.