تشكيل كريات كربونية لتخفيض الاحتكاك بين أجزاء المحرك

استطاع الباحثون تشكيل كريات صغيرة من الكربون، من أجل إضافتها إلى زيت السيارة، والهدف هو تخفيض الاحتكاك والاهتراء ضمن أجزاء المحرك، وقد استطاعت هذه الكريات تخفيض الاحتكاك بنسبة 25%، مما يدل على زيادة مشابهة في اقتصادية استهلاك الوقود.

[fusion_builder_container hundred_percent=”yes” overflow=”visible”][fusion_builder_row][fusion_builder_column type=”1_1″ background_position=”left top” background_color=”” border_size=”” border_color=”” border_style=”solid” spacing=”yes” background_image=”” background_repeat=”no-repeat” padding=”” margin_top=”0px” margin_bottom=”0px” class=”” id=”” animation_type=”” animation_speed=”0.3″ animation_direction=”left” hide_on_mobile=”no” center_content=”no” min_height=”none”]

أظهر الباحثون أيضاً كيفية إنتاج هذه المادة بكميات كبيرة، بما يجعل إنتاجها أسرع بمئات المرات من أية طريقة سابقة باستخدام الأمواج الفوق صوتية لتسريع التفاعلات الكيميائية لعملية التصنيع.

يقول فيلاس بون Vilas Pon، أستاذ مساعد في كلية الهندسة الكيميائية، جامعة بوردو Purdue University: “يقوم الناس بإنتاج هذه الكريات منذ 10 سنين، لكننا اكتشفنا أنه بدلاً من استهلاك 24 ساعة للتصنيع، يمكننا القيام بنفس التفاعل بمدة 5 دقائق”.

تبلغ أقطار الكريات ما بين 100-500 نانومتر، وهو مجال يتطابق مع الخشونة السطحية Surface Roughness لأجزاء المحرك المتحركة.

يقول الطالب عبدالله العازمي Abdullah A. Alazemi، طالب دكتوراه في الهندسة الميكانيكية: “تملك الكريات القدرة على ملء المناطق وتخفيض الاحتكاك”.

أظهرت الاختبارات، انخفاض الاحتكاك ما بين 10-25%، عند استخدام زيت محرك يحوب 3% وزنياً من هذه الكريات.

يقول فارشيد سادكي Farshid Sadghei، أحد المشاركين بالبحث: “إنّ تخفيض الاحتكاك ما بين 10-25% هو بحد ذاته تطوير هام. تحاول العديد من المعامل تخفيض الاحتكاك خلال من خلال تعديل الزيوت المزلقة Lubricants. إنّ الفائدة الأولى من تخفيض الاحتكاك هي تحسين اقتصاد استهلاك الوقود”.

ما يميز هذا البحث هو أنّ هذه الكريات لاتزيد من لزوجة المزلق، حيث يقول العازمي: “من المهم ألا تزداد اللزوجة، لأنك تريد الحصول على سيولة للزيت المزلق يمكنها أن تنفذ ضمن أجزاء المحرك”.

يتم تشكيل الكريات باستخدام الأمواج الفوق صوتية، يتم تشكيل فقاعات ضمن سائل يحوي على مركبين كيميائيين: الريزورسينول Resorcinol والفورم آلدهيد Formaldehyde. تتمدد الفقاعات وتتجمع، فتولد الحرارة التي تحرك التفاعلات الكيميائية لإنتاج جسيمات بوليميرية. تسخن بعدها هذه الجسيمات البوليميرية ضمن فرن بدرجة 900 درجة مئوية، والتي تعطي في النهاية على كريات ملساء السطح بشكل مثالي.

يقول سادكي: “أظهر الابتكار الأساسي الذي قدمه الأستاذ بول، هو كيفية تشكيل عدد كبير من هذه الكريات، والتي تعد ذات تطبيقات صناعية هامة”.

يقول ايتاتشيري أحد المشاركين في البحث: “أظهرت الصور الملتقطة بالمجهر الالكتروني، وطيوف رامان، قبل وبعد استخدامها، أن هذه الكريات لم تتعرض لأي عطب، مما يشير لقدرة هذه الكريات على تحمل الظروف ضمن المحركات وغيرها من الآلات”.

سوف تتضمن الأبحاث المستقبلية على تحديد فيما إذا كانت الكريات تتدحرج مثل الكرات أو كانت فقط تنزلق. آلية الدحرجة هي المفضلة كونها تخفض الاحتكاك وتوجه هذه المادة نحو تطبيقات عديدة ممكنة. سوف تحدد الدراسات المستقبلية أيضاً إمكانية استخدام جسيمات ريزورسينول-فورم آلدهيد كمواد تزليق إضافية بدون تسخينها لإنتاج كريات الكربون.

المصدر:

Alazemi Abdullah A., Etacheri, Vinodkumar., Dysart, Arthur D., et al. (February 17, 2015). Ultrasmooth Submicrometer Carbon Spheres as Lubricant Additives for Friction and Wear Reduction. ACS Applied Materials & Interfaces. doi: 10.1021/acsami.5b00099

Sub-micrometer carbon spheres reduce engine friction as oil additive. (n.d.). Purdue University News. Retrieved March 8, 2015, from http://www.purdue.edu/newsroom/releases/2015/Q1/sub-micrometer-carbon-spheres-reduce-engine-friction-as-oil-additive.html

[/fusion_builder_column][/fusion_builder_row][/fusion_builder_container]