پژوهشگران دانشگاه مراغه در تحقیقات آزمایشگاهی خود نانوکامپوزیتی سنتز کرده‌اند که حاوی نانولوله‌های کربنی است و این قابلیت را دارد که سطح قطعه را به‌صورت هوشمند روانکاری کند. کاربرد عمده‌ی این نانوکامپوزیت ها، چرخ‌دنده‌ها و یاتاقان‌هاست.
نانوکامپوزیت‌های خودروان‌کار
به‌منظور تسهیل حرکت قطعات درگیر در صنعت از مواد روان‌کار استفاده می‌شود. روانکاری یکی از اصول مهم در صنایع به شمار می‌رود که امروزه به یک علم تبدیل شده‌است. محققان دانشگاه مراغه با ترکیب علم روانکاری و علم نانو، نانوکامپوزیت‌هایی سنتز کرده‌اند که در قطعات درگیر صنعتی از قبیل چرخ‌دنده‌ها و یاتاقان‌ها قابل استفاده است. این مواد شرایطی را ایجاد می‌کنند که سطوح درگیر به‌طور مداوم تحت عملیات روانکاری قرار می‌گیرند.
دکتر محمدرضا اکبرپور، عضو هیأت علمی دانشگاه مراغه، ضمن اشاره به عدم کارایی روان‌کارهای مایع در شرایط خاص محیطی، در خصوص چالش‌های پیش روی گزینه‌های جایگزین آن‌ها گفت: «روان‌کننده‌های مایع در شرایط خاصی از قبیل دمای بسیار بالا یا پایین، خلأ، تابش و یا فشار تماسی شدید عملکرد مطلوبی ندارند و ممکن است موجب آسیب رساندن به تجهیزات شوند.
در این شرایط استفاده از روان‌کارهای جامد می‌تواند به کاهش اصطکاک کمک کند. اما این نوع روان‌کار‌ها هم با چالش‌هایی روبه‌رو هستند؛ یکی از آن‌ها مشکلات مربوط به عرضه‌ی مداوم روان‌کار بر روی سطوح در تماس است.»
وی در ادامه افزود: «یکی از رویکردها برای رفع عیوب روان‌کننده‌های جامد، ایجاد سطوحی با خاصیت خودروان‌کاری است. ما در طرح حاضر تلاش کردیم با بهره‌گیری از فناوری نانو، نانوکامپوزیت‌هایی با خاصیت خودروان‌کاری سنتز کنیم.»
مکانیسم عملکرد نانوکامپوزیت‌های خودروان‌کار
این محقق در رابطه با مکانیسم عملکرد نانوکامپوزیت‌های خودروان‌کار گفت: « نانوکامپوزیت‌های سنتز شده در این طرح دارای یک ماتریکس فلزی است که نانولوله‌های کربنی و نانوذرات سیلیسیم کاربید در آن پراکنده شده‌است. این نانوذرات نقش اصلی را در روانکاری سطح بازی می‌کنند. در واقع ماتریکس فلزی مانند مخزنی از نانولوله‌های کربنی روان‌کار است که به‌طور پیوسته این ذرات را بین سطوح در تماس منتشر کرده و موجب تسهیل حرکت آن‌ها می‌گردد.»
به گفته دکتر اکبرپور، در طرح حاضر نانوکامپوزیت‌های خودروان‌کار متشکل از فلز مس به‌عنوان زمینه و درصدهای مختلفی از نانوذرات سیلیسیم کاربید و نانولوله‌های کربنی به‌عنوان نانوذرات پراکنده با ترکیب دو فرایند متالورژی پودر ورقه‌ای و پرس گرم ساخته شده‌است. پس از اتمام فرایند ساخت، آزمون‌های مشخصه‌یابی به‌منظور بررسی ساختار نانوکامپوزیت انجام شده‌است. در نهایت نیز نانوکامپوزیت تولیدشده از حیث مشخصه‌های عملیاتی نظیر سختی، سایش و اصطکاک مورد بررسی قرار گرفته‌است.
نانوکامپوزیت با ترکیب دو درصد حجمی سیلیسیم کاربید و چهار درصد حجمی نانولوله کربنی در بهینه‌ترین حالت ممکن قرار دارد و در مقایسه با مس تقویت نشده، ضریب اصطکاک آن ۶۰ درصد کاهش را نشان می‌دهد.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر محمدرضا اکبرپور- عضو هیأت علمی دانشگاه مراغه- سعید علی پور معصوم‌آباد و امین صفرزاده – دانش‌آموختگان مقطع کارشناسی این دانشگاه- است. نتایج این کار در مجله‌ی Composites Part B: Engineering با ضریب تأثیر ۴٫۹۲ (جلد ۱۵۸، سال ۲۰۱۹، صفحات ۹۲ تا ۱۰۱) منتشر شده‌است.
منبع : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359836818319991
بدون نظر