MoS2の相乗性能評価

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12559 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この研究では、新しいナノ潤滑剤配合物用の高度なマイクロ波プラットフォームを使用して、MoS2-hBN ハイブリッド ナノ粒子が合成されました。 合成されたナノ粒子は、電界放射型走査型電子顕微鏡、エネルギー分散型 X 線分光法、X 線回折、およびラマン分光法によって特性評価されました。 次に、ハイブリッド ナノ粒子を 20W40 ディーゼル ベースのエンジン オイルに導入して、ナノ潤滑剤を生成しました。 粘度指数、安定性、揮発性、摩擦特性、酸化特性、熱伝導率など、ナノ潤滑剤の物理的および化学的特性が調査されました。 その結果、オイルに 0.05 wt% MoS2-hBN ハイブリッド ナノ粒子を含めると、摩擦係数が 68.48%、摩耗痕の直径が 35.54% それぞれ大幅に減少することがわかりました。 さらに、100 °C で、酸化が大幅に改善され、熱伝導率がそれぞれ 38.76% および 28.30% 向上しました。 これらの発見は、MoS2-hBN ハイブリッド ナノ粒子がナノ潤滑剤の特性を大幅に向上させる効果的な添加剤としての可能性を示しています。 さらに、この研究は、観察された機能強化の原因となる根本的なメカニズムについての貴重な洞察を提供します。 この研究の有望な結果は、ナノテクノロジーベースの潤滑剤の進歩に貢献し、エンジン効率を向上させ、機械の寿命を延ばす可能性を示しています。

交通は、気候変動と地球温暖化を引き起こす世界のエネルギー消費と温室効果ガス (GHG) 排出の主な原因です。 輸送で消費されるエネルギーのかなりの部分は、車両の可動部品の摩擦や磨耗を克服するために使用され、その結果、重大なエネルギー損失と環境への影響が生じます1、2。 したがって、摩擦を低減し、システムの機械要素の耐摩耗性を確保することが重要です3。 潤滑は、摩擦と摩耗の低減、エネルギーの節約、排出ガスの削減、コンポーネントの寿命の延長により、これらの目的を達成する上で重要な役割を果たします。 潤滑剤の存在下では、滑り膜が形成され、合わせ面間の摩擦、磨耗、損傷が大幅に減少します4、5、6。 機械の潤滑は、潤滑媒体の摩擦学的品質に大きく依存します。 しかし、従来の潤滑剤は、環境に優しいと同時に、極限条件下での高性能潤滑に対する高まる需要を満たすには限界に直面しています7、8、9。

ナノ材料の最近の進歩により、エンジンのトライボロジー性能、オイル特性、および燃費の向上を示すナノスケールで設計されたナノ潤滑剤の開発への道が開かれました 10,11。 ナノ潤滑剤は、エネルギー消費を削減し、磨耗を最小限に抑え、排出量を削減することにより、輸送の持続可能性の課題に対処する有望なソリューションとして浮上しています。 SAE 20W40 エンジン オイルの摩擦特性、熱特性、酸化特性をさらに強化するために、この研究では、添加剤として二硫化モリブデン (MoS2) と六方晶窒化ホウ素 (hBN) ナノ粒子のハイブリッドの相乗効果を調査しました。 この研究は、MoS2-hBNハイブリッドを組み込むことにより、エンジンオイルの性能を向上させることを目的としています。 MoS2 は、その優れた潤滑特性により、摩擦と摩耗の低減に非常に効果的なナノ材料です。 その結果、潤滑剤の添加剤としてよく使われるようになりました12、13、14。 MoS2 ナノ粒子は六方晶系の結晶構造を持ち、その固有の潤滑特性は、S-Mo-S サンドイッチ層間の弱いファンデルワールス力と表面の純粋な正電荷によるもので、これにより静電反発力が広がります。 これにより、分子力の弱い層が互いに滑りやすくなり、合わせ面の摩擦や摩耗が軽減されます15、16。