Graphene trong dầu động cơ giúp bôi trơn tốt hơn và giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu

Việc sử dụng graphene hình dạng quả cầu trong dầu động cơ giúp cải thiện đáng kể hiệu suất động cơ trong thời gian tới.
Mặc dù với sự có mặt của dầu bôi trơn trong động cơ, nhưng trung bình mỗi chiếc xe bị tiêu hao khoảng 15% nhiên liệu do ma sát trong động cơ và hộp số. Đây là một lĩnh vực cần cải tiến với tiềm năng lớn của các vật liệu nano. Tuy nhiên trong thực tế, việc phân tán vật liệu nano vào chất bôi trơn vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết.

Untitled

Graphene trong dầu động cơ làm giảm ma sát và cải thiện mpg

           “Hàng năm, hàng triệu tấn nhiên liệu bị lãng phí vì ma sát”, Jiaxing Huang, giáo sư về khoa học và kỹ thuật vật liệu tại Đại học Northwestern gần Chicago, nói. “Đó là một vấn đề nghiêm trọng”

Các nhà phát triển chất bôi trơn từ lâu đã tìm kiếm các chất phụ gia nano làm tăng hiệu suất của dầu, như các hạt nano cacbon đã được thử nghiệm nhiều lần. Tuy nhiên các hạt này có xu hướng kết tụ lại, làm cho chúng kém hiệu quả hơn. Các hạt này cũng có thể kẹt giữa các bề mặt làm tăng độ ma sát và mài mòn.

Để khắc phục vấn đề này, các nhà khoa học trước đây đã sử dụng các chất hoạt động bề mặt để làm chúng phân tán một cách đồng đều hơn. Tuy nhiên điều này vẫn không giải quyết hoàn toàn vấn đề.

Nhà nghiên cứu Yip-Wah Chung, giáo sư về khoa học và kỹ thuật vật liệu tại trường đại học nêu trên cho biết: “Dưới ma sát, các phân tử hoạt động bề mặt có thể chà xát và phân huỷ. Khi điều đó xảy ra, các hạt lại đọng lại”.

GS. Huang và các cộng sự đã quyết định sử dụng các quả cầu graphene nhăn – các hạt siêu nhỏ mới có vẻ giống như quả bóng giấy bị vò – để đánh giá sự ảnh hưởng của vật liệu đến các đặc tính của dầu

Các quả cầu graphene được tạo ra bằng cách làm khô các giọt nước nhỏ với các tấm graphene bên trong. Mao mạch tạo ra bởi sự bốc hơi của nước vò các tấm vào các quả bóng thu nhỏ. 1

Untitled

Quy trình chế tạo quả cầu Graphene nhăn

            Trong một loạt các thử nghiệm, dầu được biến tính với quả cầu graphene nhăn vượt trội hơn một số dầu nhờn thương mại khoảng 15%, cả về giảm ma sát và mức độ mài mòn trên bề mặt thép.

Hình dạng của quả cầu nhăn giúp chúng tự phân tán mà không cần bất kỳ chất hoạt động bề mặt nào. Bề mặt nhọn của chúng làm cho chúng không thể tiếp xúc gần gũi với các quả cầu graphene  khác. Ngay cả khi chúng được dính với nhau, chúng dễ dàng phân tách lại khi bị tác động.

Huang và nhóm nghiên cứu của ông cũng phát hiện ra rằng hiệu suất của graphene crumpled balls bị ảnh hưởng bởi nồng độ của chúng trong dầu.

Huang nói: “Một vài quả cầu graphene là đủ, và nếu bạn tăng nồng độ lên gấp 10 lần thì hiệu suất cũng như nhau”. Đối với tất cả các chất phụ gia cacbon khác, hiệu suất rất nhạy cảm với nồng độ. Bạn phải tìm ra nồng độ phù hợp nhất”.

Tiếp theo, nhóm nghiên cứu dự định khám phá các lợi ích khác của việc sử dụng các quả cầu graphene trong dầu vì chúng có thể được sử dụng làm chất mang. Bởi vì các hạt giống dạng quả bóng có diện tích bề mặt cao và không gian mở, chúng là chất mang tốt cho các vật liệu có chức năng khác, chẳng hạn như sự ức chế ăn mòn.

Tham khảo

  1. Luo J, et al. (2011) Compression and aggregation-resistant particles of crumpled soft sheets. ACS Nano 5(11):8943–8949.

2.http://www.materialsforengineering.co.uk/engineering-materials-features/graphene-balls-in-car-engines-oil-benefits-lubrication-and-reduces-friction-and-improves-fuel-consumption-mpg/116527/

 

 

 

Comments

comments