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亚微米碳球作为油添加剂降低发动机摩擦

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小小的,完全平滑的碳球体添加到机油已被证明减少摩擦和磨损通常看到在发动机多达百分之二十五,建议在燃油经济性类似的增强。

研究人员还展示了如何潜在地大规模生产球体,使他们比以前使用超声波加速数百倍以加速制造业中的化学反应。

用电子显微镜拍摄的图像显示,添加到机油中的微小碳球减少了发动机中典型的摩擦和磨损,降低了25%,表明燃油经济性也有类似的提高。普渡大学的研究人员也展示了如何潜在地大规模生产球体。 (普度大学图片)
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“过去10年来人们一直在制造这些领域,但我们发现的是,不是通常需要24小时的合成,而是让他们在5分钟内“,普渡大学化学工程副教授Vilas Pol说。

直径为100-500纳米的球体,其范围通常与移动发动机部件的“表面粗糙度”相匹配。机械工程博士生Abdullah A. Alazemi说:“所以球体能够帮助填补这些空间并减少摩擦。

当使用含有3%重量球体的机油时,测试显示摩擦降低10%至25%。

研究结果在2月份在美国化学学会期刊ACS Applied Materials&接口。该论文由Alazemi撰写;化学工程博士后研究助理Vinodkumar Etacheri;博士生Arthur D. Dysart;工程师Lars-Erik Stacke,来自SKF Engineering&瑞典哥德堡研究中心;波尔;康明斯机械工程杰出教授Farshid Sadeghi。 “Sadeghi说:”减少10%到25%的摩擦将是一个显着的改善。 “许多行业正试图通过润滑剂的改进来减少摩擦。减少摩擦的主要好处是提高了燃油经济性。“

当发动机启动和关闭时,摩擦是最大的,所以在那个时候特别需要改进的润滑。

Alazemi说:“引入微球有助于分离表面,因为球体可以自由移动。 “这也可能是这些球体滚动和作为小滚珠轴承,但需要进一步的研究来证实这一点。”

结果表明添加球体并没有改变油的粘度。

Alazemi说:“不要为了增加粘度而增加粘度,因为要保持油的流动性,使其能够渗入发动机部件内。

使用超声波在包含称为间苯二酚和甲醛的化合物的液体中产生气泡的球体。气泡膨胀和崩溃,产生热量,驱动化学反应生成聚合物颗粒。然后将这些聚合物颗粒在炉中加热到约900摄氏度,产生完美光滑的球体。

“一个主要的创新是Pol教授已经展示了如何制造这些领域,这对于潜在的工业应用很重要,”Sadeghi说。 Etacheri说:“使用前后的电子显微镜图像和拉曼光谱显示球体没有受到损坏,这表明它们可以承受发动机和其他机械内部的惩罚性环境。”普渡大学化学工程学院提供资金。电子显微镜研究在Purdue's Discovery Park的Birck纳米技术中心进行。

未来的研究将包括确定球体是像滚珠轴承一样滚动还是仅仅滑动的工作。一个滚动机制最好的减少摩擦,并预示着 以及潜在的应用。未来的研究还将决定间苯二酚 - 甲醛颗粒本身是否可以用作润滑剂添加剂而不加热它们以产生纯碳球。

来源:普渡大学

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