Исследование по сравнению трибологического поведения пропиленгликоля и воды, диспергированной с нанопорошком графена

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 2382 (2023) Цитировать эту статью

1524 Доступа

3 цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Наножидкости, состоящие из пропиленгликоля, воды и нанопорошка графена, диспергированные в них, являются основным предметом нашего исследования. Наножидкости были созданы путем смешивания пропиленгликоля и воды в количествах 100:0, 75:25 и 50:50. Основными жидкостями, использованными в этом эксперименте, были пропиленгликоль и вода. Графен был диспергирован в этих трех различных базовых жидкостях в процентном соотношении 0,25 и 0,5 соответственно. Основная цель этой работы — исследование трибологического поведения наножидкостей. Такое поведение наблюдалось с помощью устройства «штифт-диск» и исследовалось влияние нагрузки на износ, коэффициент трения и силу трения. Испытания проводились с весами от 1 до 3 кг. Выявлено, что по мере увеличения нагрузки происходит снижение величины износа, коэффициента трения и силы трения для большинства испытанных образцов. Тем не менее, для некоторых образцов наблюдалось увеличение величины износа и коэффициента трения, включая силу трения.

Нанотехнология — это изобретение двадцать первого века, которое потенциально может оказать существенное влияние на характеристики материалов. Была разработана альтернативная наноразмерная добавка для охлаждающих жидкостей. В сфере нанотехнологий одной из самых последних и инновационных разработок является производство наножидкостей. Коллоиды наноматериалов, суспендированные в таких жидкостях, как вода, этиленпропиленгликоль, пропиленгликоль или масло, называются наножидкостями. Частица — это маленькая сущность, которая ведет себя и движется так же, как и законченный предмет, и разделяет его характеристики. С другой стороны, ультрамелкие частицы определяются как имеющие размер от 1 до 100 нм. Наночастицы могли бы, но не факт, что они будут демонстрировать размерно-зависимые свойства, заметно отличающиеся от свойств крошечных частиц или полноценных материалов. В последние годы наблюдался беспрецедентный уровень интереса к исследованиям наночастиц в области машиностроения, биологических наук и электротехники1,2,3.

Множество различных видов применения за последние несколько десятилетий продемонстрировали, что наножидкости обеспечивают значительные преимущества, и ожидается, что эта тенденция сохранится. Существует вероятность того, что использование определенных материалов может увеличить количество тепла, которое эффективно переносится промышленным оборудованием. Фундаментальная цель исследования наножидкостей с самого начала заключалась не в уменьшении вязкости наножидкостей, а в увеличении их теплопроводности и способности передавать тепло4,5. Наножидкость — это жидкость, состоящая из базовой жидкости, содержащей один или несколько типов наночастиц, разбросанных по жидкости6,7. Наножидкости предпочтительнее микрофлюидики из-за их более высокой теплопроводности и более низкой вязкости, когда речь идет о приложениях, которые также включают передачу тепла. Это связано с тем, что наножидкости выполняют свои функции более эффективно, чем микрофлюидные. С 1990-х годов исследователи исследовали возможности улучшения методов теплопередачи с использованием наноматериалов для получения превосходных результатов. Большую часть своих усилий они посвятили исследованиям, связанным с созданием исключительно эффективных методик технологии теплопередачи. Наножидкости были в центре внимания исследований в области материаловедения, физики и химии из-за их огромного потенциала применения в различных областях, таких как химическая и электротехника, а также в автомобилестроении, микроэлектронике и знаниях. Наночастицы повышают теплопроводность и трибологию СОЖ. Теплопроводящие СОЖ лучше снижают температуру в зоне резания. Трибологические свойства также способствуют образованию масляной пленки в местах контакта инструмента со стружкой и заготовкой инструмента. Предотвращая распространение температуры резания на инструмент и заготовку, можно значительно улучшить силу резания, качество поверхности, износ инструмента и срок его службы. Добавления наночастиц минимизируют коэффициент трения, потребление энергии и термическое напряжение, увеличивая срок службы инструмента и улучшая качество поверхности компонентов. Это связано с тем, что наножидкости можно использовать во всех этих областях. Это связано с тем, что в последние годы значительно возросло внимание к исследованию наножидкостей в области материаловедения, физики и химии. В прошлом для изготовления наножидкостей и оценки транспортных возможностей таких наножидкостей использовались многочисленные различные смеси наночастиц оксидов, таких как CuO, Al2O3, TiO2 и Fe3O4. Эти смеси наночастиц оксидов металлов доказали свою эффективность в обоих начинаниях8.