Трибологические характеристики IL/(GO

Mar 19, 2023

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 14368 (2022 г.) Цитировать эту статью

553 доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В данной работе мы исследовали влияние космического облучения на смазочные свойства твердожидкостных смазочных покрытий IL/(GO-MWCNT). Твердо-жидкостные смазочные покрытия состоят из ионных жидкостей (ИЛ), оксида графена (ГО) и многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ). Эксперименты по облучению проводились с использованием наземного симуляционного оборудования. Атомарное кислородное (АО), ультрафиолетовое (УФ), протонное (Pr) и электронное (El) облучение изменяют состав, структуру, морфологию и трибологические свойства твердожидкостных смазочных покрытий. Результаты экспериментов показывают изменения состава, вызванные облучением, в том числе разложение смазочных материалов ИЖ. Повреждение смазочного материала было наиболее серьезным при облучении Pr и наименьшим при УФ-облучении.

Благодаря широкому спектру потенциальных преимуществ использование твердожидкостных композитных систем смазки1,2,3,4 в автомобильной и аэрокосмической промышленности с энтузиазмом пропагандировалось в течение последних двух десятилетий. Твердо-жидкостная композитная система смазки состоит из базовых жидкостей и наноприсадок. Базовые жидкости в основном используются для уменьшения трения между поверхностями движущихся частей, а также для оборудования машин с охлаждением, уплотнением, защитой от коррозии, ржавчины, изоляцией, передачей мощности, очисткой от примесей и т. д.5. Нанодобавки могут снизить трение и износ движущихся частей и повысить долговечность машины6,7,8,9.

Многочисленные исследования изучали эффект добавления различных наночастиц в наносмазки на масляной основе. Нирадж Кумар и др. Был; сообщили, что противоизносные свойства пальмового масла усиливаются за счет добавления наностержней α и β-MnO2 диаметром примерно 10–40 нм10. По данным Джатти и др.11, использование CuO в качестве присадки улучшает фрикционные и износостойкие свойства всесезонного моторного масла на минеральной основе. Они сообщают, что нанодобавка CuO преобразует трение скольжения в трение качения, тем самым снижая эффективный коэффициент трения между трущимися поверхностями. Влад Богдан Нист и др.12,13 сообщили, что наночастицы WS2 вступали в реакцию со стальной подложкой при высокой температуре и давлении, образуя защитную трибопленку, тем самым уменьшая проникновение H в подшипники тел качения и, таким образом, предотвращая охрупчивание H. Также сообщалось, что композитные добавки превосходят одиночные добавки14. Арвинд Кумар и др.15 исследовали нанокомпозиты на основе графена с функционализированными полимерами в качестве смазочных добавок, которые могут заменить традиционные сыпучие материалы благодаря их наноразмерным размерам и хорошим механическим и термическим свойствам. Рамон-Райгоза и др.16 сообщили об улучшении трибологических свойств многослойного графена, пропитанного медью (MLG-Cu). Луо и др.17 исследовали смазочные свойства графеновых добавок с различной степенью отшелушивания, что позволило по-новому взглянуть на взаимосвязь между эволюцией наноструктур, вызванной трением, и смазочными свойствами графена как смазывающей добавки. Этот результат имеет отличный потенциал для структурного проектирования графена в качестве добавки к смазке.

В последнее время твердожидкостная синергетическая смазка на основе алмазоподобных углеродных (DLC) покрытий стала привлекательной системой смазки благодаря сверхнизкому трению и хорошей износостойкости во всех режимах смазки18,19. Наночастицы никеля (средний диаметр 7 нм), покрытые олеиламином и олеиновой кислотой, были добавлены в твердожидкостную синергетическую систему смазки DLC/DIOS20. Во всех схемах смазки смазочные характеристики системы были значительно улучшены за счет добавления наночастиц Ni. Коэффициент трения снижается на 10,3–19,1 %, а скорость изнашивания АПУ может быть снижена на 50 % в состоянии граничной смазки. Ранее мы получили покрытия DLC/IL/(GO-MWCNT), которые проявляли свойства снижения трения в условиях высокого вакуума. Наножидкости также продемонстрировали улучшенную износостойкость за счет переноса графена и многостенных углеродных нанотрубок в качестве сепараторов. Их синергетический эффект значительно усилил композиты IL-GO/MWCNT. Однако для космической среды высокий вакуум является лишь одним из условий, таких как космические условия, включая высокие и низкие температуры (HT/LT), атомарный кислород, УФ-излучение, облучение протонами и электронными лучами, а также отсутствие гравитационного поля. поле21,22. В условиях низкого давления АО является одним из наиболее вредоносных и доминирующих нейтральных видов (около 80%) в верхних слоях атмосферы от 200 до 700 км. Хорошо известно, что атомарный кислород тесно связан с выходом из строя жидких смазочных материалов из-за сильной деградации и испарения под действием АО-облучения23. Изучение влияния других космических условий на твердожидкостные смазочные покрытия на основе DLC имеет важное значение.