Виктор Балабанов - Автомобильные присадки и добавки

7. При разрушении (разрыве) пыльника на ШРУС он выходит из строя не только вследствие попадания внутрь абразива (грязи), а также и потому, что продукты окисления дисульфида молибдена состоят из окиси молибдена (MoO3), обладающей высокой абразивной способностью, и серы — коррозионно — активного компонента.

8. Наиболее эффективно и целесообразно применение смазочных материалов на основе дисульфида молибдена, графита, нитрида бора и других слоистых модификаторов трения в трансмиссионных маслах и консистентных смазках, где опасность деструкции (разложения), выпадения в осадок и засорения фильтров не столь актуальна.

Наноматериалы и нанотехнологии находят всё большее применение в различных химических препаратах для автомобильной промышленности, называемых потребителями автохимией и автокосметикой. К таким разработкам относятся различные ремонтно — эксплуатационные присадки и добавки к топливу и смазочным материалам, а также лакокрасочные покрытия, шампуни, полироли и некоторые другие товары.

Нано… — от греческого «нанос» — карлик, гном, приставка для образования наименования дольных единиц, равных одной миллиардной доле исходных единиц. Обозначения: н, n. Пример: 1 нм = 10 -9 м. На таком расстоянии вплотную может расположиться примерно 10 атомов вещества.

Реально диапазон рассматриваемых объектов гораздо шире — от отдельных атомов (размером менее 0,1 нм) до их конгломератов и органических молекул, содержащих свыше 109 атомов и имеющих размеры даже более 1 мкм в одном или двух измерениях, а наиболее ярко выражены и эффективны они при размере зерен менее 10 нм. Наноструктуры обладают сочетанием ряда параметров и физических явлений, не свойственных традиционным моно- и поликристаллическим состояниям материалов. Уменьшение размера кристаллов (в первую очередь в металлах и сплавах) может приводить к существенному изменению свойств материалов. Принципиально важно, что они состоят из небольшого числа атомов, и, следовательно, в них уже в значительной степени проявляются дискретная атомно-молекулярная структура вещества, квантовые эффекты, энергетика развитой поверхности наноструктур.

При этом самым простым наноматериалом препарата автохимии или автокосметики могут служить фрагменты вещества, измельченные до наноразмерного состояния или полученные каким‑то другим физическим или химическим способом, имеющие хотя бы в одном измерении протяженность не более 100 нм и проявляющие качественно новые свойства (физико-химические, функциональные, эксплуатационные и др.). Это могут быть и сферические (многогранные) частицы, нановолокна (например ПТФЕ), пластинки монтмориллонита или иглы серпентина.

На рис. 13 показаны сферические наноразмерные структуры кремния, здесь 84 % частиц имеют диаметр 44 нм и 16 % — 14 нм. Этот наноразмерный кремний получен при разложении газообразного моносилана (кремневодорода) SiH4, из которого получают чистый полупроводниковый кремний в инертной среде при резонансном поглощении лазерного излучения.

Рис. 13. Наноразмерные частицы кремния диаметром 14…50 нм (distance 40,7 nm — ориентировочная шкала размеров)

Известные автохимические препараты для безразборного сервиса автотракторной техники могут быть отнесены к нанотехнологическим разработкам по трем основным критериям:

1. Наличие в их составе наноразмерных частиц (ультрадисперсных алмазов, металлических порошков, политетрафторэтилена (ПТФЕ), модифицированного графита и т. д.);

2. Использование компонентов, полученных (произведенных) с использованием нанотехнологий, например золь — гель — технологии (рекондиционеры);

3. Формирование на поверхностях трения, вследствие взаимодействия с активными компонентами этих препаратов (ионных металлоплакирующих присадок, кондиционеров, геомодификаторов), защитных наноразмерных (наноструктурированных) покрытий и структур.

Рекондиционер (англ. reconditioner — реставратор) — объединение понятий кондиционирования (нормализации состояния) и латинской приставки « re» — возврат ( return), что в комплексе означает — препарат автохимии, способствующий возвращению условий трения и изнашивания к нормальному состоянию.

Несомненно, что всевышеперечисленные свойства в той или иной мере присущи практически всем ремонтно — восстановительным препаратам автохимии, применяемым для безразборного сервиса (восстановления) автотракторной техники. В одних случаях они являются определяющими для того, чтобы быть отнесенными к нанотехнологическим препаратам, а в других могут быть отнесены к вспомогательным (дополнительным) эффектам. Например, во всех препаратах наряду с макрочастицами могут находиться и наноразмерные частицы.

Углерод и его аллотропные формы — химические элементы, которые больше всего интересуют ученых в области нанотехнологий. До недавнего времени было известно, что углерод образует четыре аллотропные формы — алмаз, графит, карбин (получен искусственно) и лонсдейлит (впервые найден в метеоритах, затем получен искусственно). Известны и другие формы углерода, такие как аморфный углерод, белый углерод (чароит) и др., но все эти формы являются композитами, то есть смесью малых фрагментов графита и алмаза.

В настоящее время стала известна еще одна аллотропная форма углерода, так называемый «фуллерен» (многоатомные молекулы углерода Сn). Молекула фуллерена С60 была обнаружена в 1985 году при исследовании масс — спектров паров графита после лазерного облучения твердого образца. Название дано в честь известного американского архитектора — авангардиста, философа, поэта и инженера Р. Б. Фуллера ( Fuller) , разработавшего дизайн строительных конструкций, форма которых аналогична форме молекулы фуллерена С60.

Фуллерен является, по существу, новой формой углерода. Молекула С60 содержит фрагменты с пятикратной симметрией, не свойственной неорганическим соединениям в природе. Поэтому признано, что молекула фуллерена является органической молекулой, а кристалл, образованный такими молекулами (фуллерит), — это молекулярный кристалл, являющийся связующим звеном между органическим и неорганическим веществом.

Алмазные наночастицы в зависимости от условий применения могут выступать в виде либо тончайшего абразива, либо эффективного модификатора трения. Оказалось, что алмазная шихта (промежуточный продукт получения наноалмазов) чрезвычайно эффективна в виде добавок к моторным и трансмиссионным маслам, консистентным смазкам и смазочно — охлаждающим технологическим средам. Различный набор наночастиц алмазной шихты оказывает сильное структурирующее действие, как на поверхности трения, внедряясь в поверхности деталей, армируя ее, так и на смазочный материал, изменяя его характеристики.