由于摩擦,发动机部件上的磨损和撕裂是常见的,并且它发生在所有带有运动部件的机器中。减少摩擦的润滑剂只能延迟和最小化不可避免的损伤。通过修复破旧的部分逆转佩戴的想法是Pavlo“Pasha”Rudenko,华盛顿州立大学博士学位。候选人决定研究使用智能纳米粒子替代腐蚀材料。恢复损坏的零件到新的条件也是有趣的,美国宇航局荣获鲁登科的空间授予追求这项技术。

相对运动的部件,无论是一起工作还是相互对抗,都会经历摩擦,迟早会磨损。当零件之间的摩擦抑制机器性能时,就使用润滑油。许多常见的润滑油都是以石油为基础的——矿物或植物——并含有许多强化添加剂,如果没有这些添加剂,油就会迅速降解。此外,这些溶解或悬浮在油中的化学物质具有多种功能:它们在不同温度下最大化粘度,清除碎屑,提高化学稳定性。

Rudenko建议创造一个纳米颗粒润滑剂,该润滑剂将在任何温度下工作,包括极端空间。目标是使用现有的液体润滑剂将纳米颗粒直接携带到摩擦点。他相信这种解决方案是卫星和太空车辆的理想选择。除了保持良好的修复部分外,这种纳米流体润滑剂还可以使用它延长系统的功能寿命。他的初步研究确定了最好的材料 - 一种有效,耐用和无毒的陶瓷类型。

这种材料也被称为纳米薄片,它的一面是粘性的,另一面是光滑的。粘着的一面被摩擦点吸引并附着在这些点上,而光滑的一面朝外。这种情况一遍又一遍地发生,形成一层一层的纳米粒子,直到一个给定的粗糙点被抚平,就像填补街道上的一个坑洞。摩擦产生的热量和压力将纳米薄片自然地结合在一起,形成一种新的、持久的碳点阵表面,Rudenko称之为“类金刚石”。

即使当金属部分的表面看起来光滑到眼睛和触摸时,原子力显微镜也可以揭示纳米粒子水平的缺陷,可以并确实产生摩擦。Rudenko在2017年开始修复发动机的这些微小的瑕疵,并成为其首席技术官的Tricotex LLC。第一个Tricotex公式是为了在汽车中工作。

Tricotex的产品可以由消费者直接添加到加热的发动机中。从那里开始,它开始随时间修复损坏。

今天,超过30,000辆汽车和卡车正在使用Tricotex。使用数据正在扩展合成纳米颗粒产生预期结果的证据。最常见的益处司机报告改善了汽油里程,扭矩增加,油压增加。

对于13万英里或以上的汽车,该公司声称,燃油经济性可以提高6%,同时增加缸内压缩。这些粒子还可以通过填充小至40微米(大约人类头发的宽度)的缝隙和凹槽来降低发动机噪音,不过一旦这些缝隙被填充,它们也会停止积聚。Rudenko说,汽车还可以将发动机功率提高到3%。他指出,这是一种了不起的治疗方法,可以避免拆卸发动机任何部分的成本。每4万英里就给一辆汽车添加一辆TriboTEX,将确保有足够的纳米粒子可用,以解决发动机部件出现摩擦时出现的新磨损问题。

由于消费者使用了Tricotex,他们建议其他潜在的应用程序,该公司现在提供用于摩托车,草坪割草机,发电机和紧凑型汽车的小型引擎产品。配制高性能版本以在柴油车和大型发动机跑车中工作。“Big Rig”配方处理半拖拉机拖车发动机。国家商业货车公司正在舰队中的一些卡车测试Tricotex。Rudenko还在使用航空齿轮箱中使用纳米材料。

了解更多spinoff.nasa.gov.


技术简报杂志

本文首次发表于2020年8月号技术简介杂志。

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