Avaliação de desempenho sinérgico do MoS2

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12559 (2023) Citar este artigo

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Neste estudo, nanopartículas híbridas MoS2-hBN foram sintetizadas usando uma plataforma avançada de micro-ondas para novas formulações de nanolubrificantes. As nanopartículas sintetizadas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo, espectroscopia de energia dispersiva de raios X, difração de raios X e espectroscopia Raman. As nanopartículas híbridas foram então introduzidas em um óleo de motor diesel 20W40 para produzir um nanolubrificante. As propriedades físicas e químicas do nanolubrificante foram investigadas, incluindo índice de viscosidade, estabilidade, volatilidade, propriedades tribológicas, propriedades de oxidação e condutividade térmica. Os resultados mostraram que a inclusão de 0,05% em peso de nanopartículas híbridas MoS2-hBN no óleo reduziu significativamente o coeficiente de atrito e o diâmetro da cicatriz de desgaste em 68,48% e 35,54%, respectivamente. Além disso, exibiu melhoria substancial na oxidação e na condutividade térmica de 38,76% e 28,30%, respectivamente, a 100 °C. Essas descobertas demonstram o potencial das nanopartículas híbridas MoS2-hBN como um aditivo eficaz para melhorar significativamente as propriedades do nanolubrificante. Além disso, este estudo oferece informações valiosas sobre os mecanismos subjacentes responsáveis ​​pelas melhorias observadas. Os resultados promissores desta investigação contribuem para o avanço dos lubrificantes baseados em nanotecnologia, mostrando o seu potencial para melhorar a eficiência do motor e prolongar a vida útil das máquinas.

Os transportes são um dos principais contribuintes para o consumo global de energia e para as emissões de gases com efeito de estufa (GEE), que impulsionam as alterações climáticas e o aquecimento global. Uma parcela significativa da energia consumida no transporte é utilizada para superar o atrito e o desgaste nas peças móveis de um veículo, resultando em perdas significativas de energia e impactos ambientais1,2. Portanto, é crucial reduzir o atrito e garantir que os elementos mecânicos dos sistemas sejam resistentes ao desgaste3. A lubrificação desempenha um papel fundamental na consecução destes objetivos, reduzindo o atrito e o desgaste, conservando energia, reduzindo emissões e prolongando a vida útil dos componentes. Na presença de um lubrificante, forma-se uma película deslizante, reduzindo significativamente o atrito, o desgaste e o rasgo entre as superfícies de contato4,5,6. A lubrificação da máquina é altamente dependente das qualidades tribológicas do meio lubrificante. No entanto, os lubrificantes tradicionais enfrentam limitações para atender às crescentes demandas por lubrificação de alto desempenho sob condições extremas e, ao mesmo tempo, serem ecologicamente corretos7,8,9.

Avanços recentes em nanomateriais abriram caminho para o desenvolvimento de nanolubrificantes projetados em nanoescala para exibir melhor desempenho tribológico do motor, características do óleo e economia de combustível . Os nanolubrificantes surgiram como uma solução promissora para enfrentar os desafios de sustentabilidade dos transportes, reduzindo o consumo de energia, minimizando o desgaste e diminuindo as emissões. Para melhorar ainda mais as propriedades tribológicas, térmicas e oxidativas do óleo de motor SAE 20W40, este estudo investiga o efeito sinérgico de um híbrido de nanopartículas de dissulfeto de molibdênio (MoS2) e nitreto de boro hexagonal (hBN) como aditivos. Ao incorporar o híbrido MoS2 – hBN, este estudo visa melhorar o desempenho do óleo do motor. O MoS2 é um nanomaterial altamente eficaz na redução do atrito e do desgaste devido às suas excelentes propriedades lubrificantes. Como resultado, tornou-se um aditivo popular em lubrificantes12,13,14. As nanopartículas de MoS têm uma estrutura cristalina hexagonal e suas propriedades intrínsecas de lubricidade são devidas às fracas forças de van der Waals entre as camadas sanduíche S – Mo – S e à carga positiva pura na superfície, o que causa a propagação da repulsão eletrostática. Isso permite que camadas com forças moleculares fracas deslizem facilmente umas sobre as outras, reduzindo o atrito e o desgaste nas superfícies correspondentes .