كاربرد فناوري نانو براي بهتركردن روغن‌كاري سطوح لغزنده
روانسازهاي جامد بر پايه فناوري نانو، به طور مستقيم و يا به صورت افزودني به روانسازهاي مايع، استفاده مي شوند. در مطلب زير سعي شده است با بررسي مبحث روانکاري به اثرات استفاده از نانوتکنولوژي در روانکاري اشاره گردد:
مقدمه
روان‌سازها اصطكاك و فرسودگي بين سطوح تماس را كاهش مي‌دهند. اكثر روانسازهاي مايع، روغن وگريس هستند. در كاربردهايي مثل كاربردهاي فضايي و اتاقهاي بسيار تميز (clean room) و نيز در اجزاي كوچك و دستگاه‌هايي كه نياز به تعمير آسان داشته باشند، بجاي روانسازهاي مايع از روانسازهاي جامد استفاده مي‌شود. آنها همچنين در خلاهاي بالا، براي نگهداري بلندمدت و دوره‌اي و در شرايطي كه نياز به تحمل بار زيادي ميباشد، به كار مي‌روند. روانسازهاي جامد در شرايط دما و فشار بالا، راديواكتيويته و محيط فعال شيميايي بخوبي عمل مي‌كنند و به صورت پودر خشك، پوشش و يا افزودني به روانسازهاي مايع مورد استفاده قرار مي‌گيرند. مورد اصلي در استفاده از آنها پاسخ به افزايش تقاضاهاي تجاري براي بهبود عملكرد روان‌سازها ميباشد.
روانسازهاي جامد، عموماً موادي لايه‌اي مانند گرافيت، دي‌سولفيد موليبدن و دي‌سولفيد تنگستن هستند كه لايه‌هاي مولكولي تحت نيرو، اصطكاك را با لغزش روي همديگركاهش مي‌دهند. اما اين لايه‌هاي مولكولي ممكن است به سطوح آسيب برسانند زيرا واكنش شيميايي لايه‌ها با سطوح، باعث تجزيه، شكست و خمش سطوح فلزي مي‌شوند.آنها با جمع‌شدن روي سطوح باعث ايجاد اختلال در ماشين‌كاري و ساييده شدن بيشتر قطعه فلزي مي‌شوند بنابراين نياز به روانسازهاي جامد پايدارتر و كوچكتر داريم.
كارخانه‌ها و نيروگاه‌ها و بقيه صنايع نياز روزافزون به روانسازهاي پايدار دارند كه مشخصاً اصطكاك و فرسوده‌‌شدن را كاهش ميدهد. بخصوص در صنايع خودروسازي احتياج به گريس و روغن داريم كه براحتي قابل نگهداري باشند. در هوافضا، ابزارسازي، حفاري وصنايع نيمه‌هادي‌ها به روان‌سازي جامد با كيفيت بيشتر احتياج داريم.
ورود فناوري نانو
روانسازهاي خشك كه به روش فناوري نانو توليد مي‌شوند، ساختارهاي معدني كروي شكل دارند و قطر آنها در حدود nm 20 تا nm 50 است. ساختار هندسي آنها به صورت مواد معدني فولرين شكل ميباشد كه به نانوذرات IF مشهور هستند. در مقايسه با صفحه‌هاي پهن روانسازهاي جامد مرسوم، اين ساختارهاي فولرين شكل به طرز قابل توجهي كوچكتر هستند (در حدود 20 مرتبه يا بيشتر). آنها مانند توپ‌هاي مينياتوري عمل مي‌كنند كه در حول سطوح مي‌چرخند و باعث راحتي حركت قطعات تماسي مي‌شوند.
اصول علمي
استفاده از روانسازهاي جامد بر پايه فناوري نانو توسط گروه نانومواد انستيتو علوم وايزمن در اسرائيل كشف شد. آنها فهميدند روانسازهاي جامد تركيبات معدني لايه‌اي هستند مانند دي‌سولفيد تنگستن كه مي‌توانند به شكل فولرين درآيند. اين گروه شرايط خاصي را اعمال كرد كه لايه‌هاي اين مواد بتوانند روي خودشان خم شوند و به صورت نانوذرات درآيند.
روانسازهاي جامد IF نتايج زيادي در توليد صنعتي وتسهيل فرآيند واحدهاي صنعتي دارند. اول اينكه آنها اصطكاك و فرسودگي قطعات را هفت برابر بهتر از روانسازهاي تجاري كاهش مي‌دهند. به ويژه اينكه در بارگذاريهاي زياد، آنها با افزايش بازدهي استاندارد روغن، نياز به روغن‌كاري را كاهش مي‌دهند كه باعث ذخيره انرژي ،كاهش هزينه‌هاي جاري، نگهداري داخلي ارزان‌تر، دقت بيشتر ماشين‌هاي بخش‌هاي مختلف و حفظ محيط زيست مي‌شود. همچنين به دليل كم‌كردن اصطكاك، با كاهش صدا، ارتعاش و گرما مواجه هستيم.
با استفاده از نانو ذرات IF به عنوان افزودني به روغن و گريس‌ها، تقاضاي صنايع براي افزايش عملكرد و حفظ محيط زيست برآورده مي‌شود. خسارت فعلي ناشي از تعطيلي صنايع روزانه ميليونها دلار ميباشد. شركتها تمايل دارند به منظور كمتر كردن هزينه‌ها، از روانسازهاي دايمي استفاده كنند.
روانسازهاي IF نشان داده‌اند كه نسبت به روانسازهاي مرسوم اصطكاك را به مقدار زيادي پايين مي‌آورند و از دوام طولاني‌تري برخوردارند. بنابراين براي كاربردهاي دايمي مناسب‌تر هستند. كاربرد روانسازهاي IF همچنين باعث كم‌كردن مقدار روغن‌كاري مي‌شود. اضافه‌كردن روانسازهاي جامد به روغن‌هاي ماشين، بدون كاهش كيفيت عملكرد، مقدار ماده روان‌ساز مورد احتياج را كاهش ميدهد.
دليل
ديگر اينكه مواد معدني فولرين شكل در تحمل نيروهاي با مقدار بزرگ بهتر عمل
مي‌كنند. خواص ويژه اين مواد مقاومت بالايي به آنها ميدهد. گزارش شده است
كه نانوذرات دي‌سولفيد تنگستن به طور قابل توجهي بيشتر از روانسازهاي
استاندارد در مقابل شوك فشار شديد 
210 مقاومت كرده‌اند.
اثر دي‌سولفيد تنگستن فولرين نانوكره، بر مقاومت خستگي شفت‌هاي تحت فشار در هنگام انجام كار در حال بررسي است ولي گزارشات ديگر نشان داده است اضافه‌كردن مقدار كمي از اين مواد، علاوه بر كاهش چشمگير اصطكاك و فرسودگي، باعث افزايش عمر قطعات حركت‌كننده در ماشين‌كاري سنگين در مقايسه با روانسازهاي معمول مي‌شود.
تاكنون، براي كاهش اصطكاك مجبور به صاف كردن زياد سطوح و از بين بردن ناهمواري‌ها تا حد امكان بوديم ولي با تكنولوژي نوين، ديگر لازم نيست سطوح را كاملاً صاف و صيقلي كنيم زيرا ذرات كوچك در درزها و شكاف‌هاي كوچك سطوح ناهموار گير مي‌افتند و باعث ليز شدن، حين انجام كار مي‌شوند.
پيشرفت‌هاي بيشتر در متالوژي پودر، انواع قسمت‌هاي خود روغن‌كار را بهبود ميدهد. آغشته‌كردن حفره‌ها و درزهاي فلزهاي پودرشده با ذرات IF ، خواص سايشي آنها را در مقايسه با وقتي كه به روغن يا سولفيد تنگستن يا دي سولفيد موليبدن آغشته شوند، بهبود مي‌بخشد.
با توجه به نياز صنايع به فرآيند روان‌سازي در كاربردهاي ويژه آنها و درنظر گرفتن ملاحظات زيست محيطي، سودآوري اقتصادي و كم كردن هزينه‌ها، روانسازهاي جامد بر پايه فناوري نانو يك گزينه ايده‌آل خواهد بود.
منبع : www.montegen.com
نانوذرات، روان كننده، كاهش اصطكاك