Bu yazıda biz qrafen və qrafen sürtkü yağının nə demək olduğunu, həmçinin burulğan təbəqəsi cihazından istifadə edərək qrafen sürtkü yağlarının əməliyyat xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmağın yolunu müzakirə edəcəyik.

2010-cu ildə Fizika üzrə Nobel Mükafatı qrafenin ikiölçülü materialı ilə bağlı əsaslı təcrübələr aparan A.Qeym və K.Novoselova verildi. O vaxtdan on ildən bir qədər çox vaxt keçdi və qrafen artıq bir çox sənaye sahələrində tətbiq tapdı. İndiyə qədər qrafenin geniş miqyaslı istifadəsi onun nisbətən yüksək qiyməti ilə məhdudlaşırdı, lakin materialın istehsalı texnologiyalarının təkmilləşdirilməsi ilə yanaşı, onun qiyməti də aşağı düşəcək ki, bu da indi də müşahidə olunur.

Qrafen nə deməkdir?

Material kimi qrafenin əsas xüsusiyyəti onun atom kristalının ikiölçülü olmasıdır. Kristal altıbucaqlı qəfəsdə düzülmüş karbon atomlarından ibarətdir. Boş pətəklərin üst təbəqəsi onların düz bazasına paralel olaraq diqqətlə kəsilərsə, qrafen qəfəs modelinin necə görünəcəyini təsəvvür etmək olar. Nəticədə, eyni altıbucaqlı hüceyrələri olan müstəvi bir şəbəkə görəcəyik – qrafenin bir qatlı kristal quruluşu belə görünür.

Şəkil 1 – Skan edən elektron mikroskop vasitəsilə qrafen lifləri

Qrafen istehsalı

Qrafen qrafitdən istehsal olunur, çünki qrafit mahiyyətcə fərdi qrafen təbəqələrinin yığınıdır. Bu o deməkdir ki, vəzifə bir təbəqəni diqqətlə ayırmaq üçün daralır. Üst təbəqəni çıxarmaq üçün, məsələn, ən yaxşı qrafit kristalları ilə birlikdə substratın səthinə köçürülən bir yapışan lent (skotç) istifadə edilə bilər. Alınan qrafen kristallarının substrata yapışması onların bir-birinə yapışmasından daha yüksəkdirsə, onda qrafen kristalları substratın səthində qalır.

Digər qrafen istehsal üsulları var, məsələn, kimyəvi təbəqələşmə. Qrafit, hidrofilik qrafen oksidləri (qrafonlar) yaratmaq üçün turşularla işlənir, daha sonra aşağı keyfiyyətli qrafenə çevrilir.

Qrafenin tətbiqi

Qrafenin tətbiqi xüsusiyyətlərinə görə daim genişlənir: yüksək keçiricilik və istilik keçiriciliyi, güc və hidrofobik təbiət. Qrafenin məlum tətbiqləri:

• spektroskopiya ilə nümunələrin tədqiqi üçün qrafen substratlarının istehsalı;
• günəş elementləri və maye kristal displeylər üçün qrafen şəffaf keçirici örtüklərin istehsalı;
• qrafen inteqral mikrosxemlərin istehsalı;
• qrafen sahə effektli tranzistorların istehsalı;
• smartfonların termoregulyasiyasında istifadə;
• təkrar doldurulan batareyalarda istifadə;
• kompozit materialların istehsalı;
• sürtkü yağının istehsalı və s.

Gəlin sürtkü yağının istehsalında qrafenin istifadəsini daha ətraflı müzakirə edək.

Sürtkü yağı – niyə tərkibində qrafen var?

Sürtkü yağlarının əsas məqsədi sürtünməni azaltmaq və sonradan qarşılıqlı əlaqədə olan səthlərin aşınmasını azaltmaqdır. İndi təsəvvür edin ki, sirkonium oksiddən və silikon vaflidən hazırlanmış top formalı bir nümunəniz var. Bu topun vafli üzərində qarşılıqlı hərəkətini yerinə yetirməyə başlasanız, 10-15 dəqiqə ərzində vaflinin səthində “yiv” əmələ gələcək. Əgər qrafenin ən nazik təbəqəsi (1 nm-dən çox olmayan) hansısa şəkildə yeni silikon vafliyə tətbiq olunarsa və bundan sonra topun qarşılıqlı hərəkəti ilə sınaqlar aparılarsa, o zaman vafli toxunulmaz qalacaq. Bu vəziyyətdə sürtünmə əmsalı aşağı olacaq və uzun müddət çətin ki dəyişməyəcək. Qrafenin aşağı sürtünmə əmsalını saxlamaq xüsusiyyəti həm yaş, həm də quru mühitdə saxlanılır.

Qrafenin digər faydalı xüsusiyyəti odur ki, o, suyu dəf edir və havanın keçməsinə imkan vermir; başqa sözlə, metalların səthində oksidləşmə proseslərini ləngidir. Bütün bunlar sürtkü yağının istehsalında qrafenin istifadəsi üçün yaxşı ilkin şərtlərdir.

Qrafen sürtkü – istehsalın xüsusi aspektləri

Ümumiyyətlə sürtkü maye əsasdan (dispersiya mühiti), bərk qatılaşdırıcıdan (dispers faza) və əlavələrdən (qarışıqlardan) ibarət olan bir maddədir. Qrafenin xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, həm qatılaşdırıcı, həm də sürtkü yağının yaxşı triboloji xüsusiyyətlərini təmin edən əlavə kimi istifadə oluna bilər. Bununla belə, bu xüsusiyyətlərə yalnız qrafen nisbətən böyük miqdarda (qatılaşdırıcı kimi) və ya az miqdarda (əlavə kimi) istifadə edilməsindən asılı olmayaraq sürtkü yağının həcmi boyunca bərabər paylandıqda əldə edilə bilər. Adi mexaniki qarışdırıcılar bu vəzifənin öhdəsindən gələ bilmirlər, bu da sürtkü yağının optimal triboloji xüsusiyyətlərini əldə etməyə imkan vermir.

Ferromaqnit hissəciklərin burulğan təbəqəsi cihazı (AVS) inqrediyentlərin yaxşı qarışdırılmasına və vahid paylanmasına kömək edəcək.

Qrafen sürtkü yağları üçün Vortex qat cihazı

Burulğan təbəqəsi cihazı fırlanan elektromaqnit sahəsi induktorundan, qeyri-maqnit materialdan hazırlanmış əməliyyat kamerasından və onlarla ədəddən yüzlərlə ədədə qədər olan ferromaqnit hissəciklərindən ibarət cihazdır. Hissəciklər indüktörün sarımına gərginlik tətbiq edildikdən sonra yaranan fırlanan elektromaqnit sahəsinin təsir zonasında yerləşən əməliyyat kamerasına yerləşdirilir. Sahə tərəfindən idarə olunan hissəciklər hərəkət etməyə başlayır, bundan sonra onlar daim bir-biri ilə və əməliyyat kamerasının divarları ilə toqquşurlar. O, hissəciklərin hərəkət trayektoriyasını mürəkkəbləşdirir. Bu halda, əməliyyat kamerasında eyni vaxtda qrafen sürtkü yağının səmərəli işlənməsinə kömək edən hadisələr baş verir:

• akustik vibrasiya;
• kavitasiya;
• fırlanan elektromaqnit sahəsi;
• hər bir ferromaqnit hissəciyin qarışdırma effekti və s.

Bu amillər inqrediyentlərin səmərəli qarışdırılmasını və onların bütün həcmdə vahid paylanmasını təmin edir. Məsələn, qrafen 0,1% miqdarında əlavə kimi istifadə edildikdə çox vacibdir. Bu baxımdan, AVS unikal avadanlıqdır, çünki o, hətta belə az miqdarda maddəni sürtkü yağının həcminə bərabər paylayır.

Məsələn, qrafen qatılaşdırıcı kimi 10-12% həcmində istifadə olunarsa, onda inqrediyentlərin ilkin qarışdırılması şərti qarışdırıcılar vasitəsilə həyata keçirilə bilər və alınan qarışıq əlavə olaraq burulğan qatı cihazında emal edilə bilər.

Qrafen sürtkü yağlarının istehsalında burulğan təbəqəsi cihazlarından istifadə digər avadanlıqlardan (qarışdıran, dəyirman və s.) əldə edilən eyni xüsusiyyətlərlə müqayisədə triboloji xüsusiyyətlərini (sürtünmə və aşınma əmsallarını) yaxşılaşdırır.

AVS-nin perspektiv tətbiqi — qrafit sürtkü yağının mexaniki aktivləşdirilməsi

Burulğan təbəqəsi cihazlarının praktiki tətbiqi baxımından əldə etdiyimiz təcrübə göstərir ki, onlar qrafit sürtkü yağlarının mexaniki aktivləşdirilməsi üçün perspektivlər təklif edir.

Hipotezin mahiyyəti aşağıdakı kimidir. Qrafit sürtkü yağlarını burulğan qatı aparatında emal edərkən qrafitin hissəcik ölçüsü və təbəqələşməsi azalır; başqa sözlə, qrafit sürtkü yağlarının triboloji xüsusiyyətlərini yaxşılaşdıracaq qrafen strukturları yarana bilər.

Vorteks qat qurğularının üstünlükləri

Qrafen sürtkü yağlarının istehsalında burulğan təbəqəsi cihazlarının tətbiqi aşağıdakı üstünlüklərə malikdir:

• Qurğu miqdarından asılı olmayaraq qrafeni sürtkü yağının bütün həcminə bərabər şəkildə paylayır, faizin onda və yüzdə biri qədər.
• Cihaz çox enerji sərf etmir GlobeCore müvafiq olaraq 4,5 və 9 kVt güc tələbinə malik burulğan təbəqəsi qurğusunun AVS-100 və AVS-150 modellərini istehsal edir.
• Burulğan təbəqəsi qurğusunda inqrediyentlərin qarışdırılması prosesi ultrasəs, kavitasiya, yüksək yerli təzyiq, fırlanan elektromaqnit sahəsi və s. şəklində gücləndirici amillərin təsiri nəticəsində çox tez (bir neçə saniyə və dəqiqə ərzində) gedir.
• Cihaz axın rejimində işləyir və qrafen sürtkü yağlarının istehsalı üçün həm çənli əsas qarışdırıcının əvəzinə (yerə qənaət), həm də inqrediyentlərin əlavə emalı üçün onlardan sonra quraşdırılmış kimi asanlıqla mövcud texnoloji xətlərə inteqrasiya oluna bilər.
• Cihaz baxım baxımından sadə və iddiasızdır. Daimi texniki xidmət tələb edən sürtünmə komponentləri yoxdur.
• Davamlılıq. Cihazların xidmət müddəti əməliyyat şəraitindən asılı olaraq onilliklərə çata bilər.

Əlavə məlumat və eksperiment sifariş etmək üçün vebsaytımızın müvafiq bölməsində olan əlaqə məlumatlarından istifadə edin.