Синергетическая оценка эффективности MoS2

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12559 (2023) Цитировать эту статью

88 Доступов

Подробности о метриках

В этом исследовании гибридные наночастицы MoS2-hBN были синтезированы с использованием современной микроволновой платформы для новых составов наносмазок. Синтезированные наночастицы были охарактеризованы методами автоэмиссионной сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, рентгеновской дифракции и рамановской спектроскопии. Гибридные наночастицы затем были добавлены в дизельное моторное масло 20W40 для получения наносмазки. Исследованы физико-химические свойства наносмазки, в том числе индекс вязкости, стабильность, летучесть, трибологические свойства, окислительные свойства и теплопроводность. Результаты показали, что включение в масло 0,05 мас.% гибридных наночастиц MoS2–hBN значительно снижает коэффициент трения и диаметр пятна износа на 68,48% и 35,54% соответственно. Более того, он продемонстрировал существенное улучшение окисления и теплопроводности на 38,76% и 28,30% соответственно при 100 °C. Эти результаты демонстрируют потенциал гибридных наночастиц MoS2-hBN в качестве эффективной добавки, значительно улучшающей свойства наносмазок. Кроме того, это исследование дает ценную информацию о механизмах, лежащих в основе наблюдаемых улучшений. Многообещающие результаты этого исследования способствуют развитию смазочных материалов на основе нанотехнологий, демонстрируя их потенциал для повышения эффективности двигателей и продления срока службы оборудования.

Транспорт является ключевым фактором глобального потребления энергии и выбросов парниковых газов (ПГ), которые способствуют изменению климата и глобальному потеплению. Значительная часть энергии, потребляемой при транспортировке, используется для преодоления трения и износа движущихся частей транспортного средства, что приводит к значительным потерям энергии и воздействию на окружающую среду1,2. Поэтому крайне важно снизить трение и обеспечить износостойкость механических элементов систем3. Смазка играет решающую роль в достижении этих целей, уменьшая трение и износ, экономя энергию, уменьшая выбросы и продлевая срок службы компонентов. В присутствии смазки образуется скользящая пленка, значительно снижающая трение, износ и разрыв между сопрягаемыми поверхностями4,5,6. Смазка машин во многом зависит от трибологических качеств смазывающих сред. Однако традиционные смазочные материалы сталкиваются с ограничениями в удовлетворении растущих требований к высокоэффективным смазкам в экстремальных условиях и при этом являются экологически безопасными7,8,9.

Недавние достижения в области наноматериалов проложили путь к разработке наносмазок, разработанных на наноуровне, чтобы продемонстрировать улучшенные трибологические характеристики двигателя, характеристики масла и экономию топлива10,11. Наносмазки стали многообещающим решением проблем устойчивого развития транспорта за счет снижения потребления энергии, минимизации износа и снижения выбросов. Для дальнейшего улучшения трибологических, термических и окислительных свойств моторного масла SAE 20W40 в данном исследовании исследуется синергетический эффект гибрида наночастиц дисульфида молибдена (MoS2) и гексагонального нитрида бора (hBN) в качестве присадок. За счет включения гибрида MoS2-hBN данное исследование направлено на улучшение характеристик моторного масла. MoS2 — высокоэффективный наноматериал для снижения трения и износа благодаря своим превосходным смазочным свойствам. В результате он стал популярной добавкой в ​​смазочные материалы12,13,14. Наночастицы MoS2 имеют гексагональную кристаллическую структуру, а их собственные смазывающие свойства обусловлены слабыми силами Ван-дер-Ваальса между сэндвич-слоями S-Mo-S и чистым положительным зарядом на поверхности, что вызывает распространение электростатического отталкивания. Это позволяет слоям со слабыми молекулярными силами легко скользить друг по другу, уменьшая трение и износ сопрягаемых поверхностей15,16.