Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. Нанотехнологические ремонтно-восстановительные препараты для безразборного сервиса автотракторной техники
Рис.2. Наноразмерные частицы металлов,алмаза,кремния диаметром 14…50 нм
Рис.3. Нановолокна политетрафторэтилена(диаметр нановолокон 40…60 нм)
Рис.4. Наноразмерные слоистые частицы монтмориллонита (толщина не более 100 нм)
Рис.5. Игольчатая структура серпентина (активный компонент геомодификатора)

Нанотехнологические препараты автохимии

Ключевые слова:  автохимия, периодика, самоорганизация, трибология

Автор(ы): Балабанов Виктор Иванович

Опубликовал(а):  Балабанов Виктор Иванович

20 июля 2009

Наноматериалы и нанотехнологии находят всё большее применение в различных химических препаратах для автомобильной промышленности, называемых потребителями попросту "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.
Поэтому целью данной статьи не является оценка или сравнение тех или иных препаратов автохимии разных производителей, а в связи со значительным интересом научной, да и в целом автомобильной общественности к этому направлению практического применения достижений нанотехнологии, информировать их об имеющихся разработках.
Совместное использование теоретических положений и практических достижений трибологии (греч. tribos – трение, logos – наука – изучает контактное взаимодействие твердых тел при их относительном движении, включая весь комплекс вопросов трения, изнашивания, смазки) и нанотехнологии, позволяет использовать трение, не как разрушительное явление природы, а как самоорганизующийся созидательный процесс, в том числе для безразборного восстановления агрегатов и узлов техники в процессе их непрерывной эксплуатации.
Под безразборным сервисом (англ. service – производить осмотр и текущий ремонт) подразумевается комплекс технических и технологических мероприятий, направленных на проведение операций технического обслуживания и ремонта узлов и механизмов без проведения разборочно-сборочных операций с применением передовых разработок химической промышленности. Безразборный сервис может включать операции обкатки (приработки), диагностики, профилактики (сезонной подготовки), автохимического тюнинга, очистки и восстановления, как отдельных соединений, так и агрегатов и механизмов в целом [1-3].
Теоретическими предпосылками безразборного сервиса (восстановления) явились исследования в теории самоорганизации, предсказанной бельгийским физиком и физикохимиком русского происхождения Ильей Романовичем Пригожиным (лауреат Нобелевской премии по химии 1977 г. «за работы по термодинамике необратимых процессов, особенно за теорию диссипативных структур». И.Р. Пригожин в Бельгию был привезен родителями из России в раннем детстве. В 1982 г. он был избран иностранным членом Академии наук СССР, а с 1991 г. является иностранным членом Российской академии наук – РАН.)
В прикладном плане безразборный сервис базируется на научных открытиях российских ученых. К ним в первую очередь, относится явление избирательного переноса при трении (эффекта безызносности), открытое и исследованное Д.Н. Гаркуновым и И.В. Крагельским [4-5]. Другим немаловажным открытием в этой области является эффект пластифицирования поверхностей трения в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ), сделанное Петром Александровичем Ребиндером и его учениками. В тридцатых годах XX века П.А. Ребиндер открыл эффект понижения прочности твердых тел, благодаря адсорбции поверхностно-активных веществ, что приводит к облегчению выхода дислокаций. Теоретическую возможность создания условий безызносного трения подтверждает факт открытия в 1969 г. эффекта аномально низкого трения (АНТ) твердых тел, обнаруженного группой ученых Аскольдом Александровичем Силиным, Евгением Анатольевичем Духовским, Виктором Львовичем Тальрозе и др. Ими было установлено, что при бомбардировке полиэтилена и пропилена в вакууме потоком атомов гелия (или некоторыми другими химическими элементами) коэффициент трения уменьшался на два порядка до значения ниже 0,001 (предел чувствительности измерительной установки), что можно говорить о его исчезновении. Интенсивность изнашивания при этом, естественно, резко снизилась.
На основании дальнейших исследований, в том числе во ВНИИ оптико-физических измерений, было выявлено, что при облучении тончайшего поверхностного слоя вещества ускоренными атомами происходит его переход в упорядоченное состояние. Силин А.А. позднее в своей книге «Трение и мы» (1987 г.) пишет: «Экспериментально подтверждалось, что фундаментальной причиной трения служит отнюдь не механическое деформирование дорожки, а адгезионный эффект, сконцентрированный в тончайшем поверхностном слое. Реализация такого эффекта, основанного на непрерывном обмене адгезионных связей, требует толщины слоя всего 10–7 см {1,0 нм – Прим. автора}, т.е. порядка удвоенной толщины атома. Таким образом, опыты с эффектом АНТ в данном случае однозначно подтверждали адгезионную теорию сухого трения… Не исключено, что при этом важную роль играет явление самоорганизации» [6].
Безразборный сервис транспортных средств является дальнейшим развитием исследований в этих областях и, как видно из приведенных выше данных, в основном базируется на положениях нанонауки. Термин стал широко применяться в последовавших за этим многочисленных публикациях и нескольких монографиях по данному новому научно-практическому направлению. Во вступительном слове на открытии научно-практической конференции «Нанотехнологии и информационные технологии – технологии XXI века» (24 мая 2006 г.), организованной Министерством образования и науки РФ и Российской академией наук, советник Президента России профессор Асланбек Аслаханов высоко оценил результаты исследований в этой области, заявив: «Безразборный сервис машин и механизмов» является одним из эффективных направлений практического применения наноматериалов».
В условиях недостатка финансовых средств у большинства населения, определенного дефицита доступных качественных топливно-смазочных материалов проблема поддержания в работоспособном состоянии отечественной и импортной техники может быть во многом решена за счет применения специальных ремонтно-эксплуатационных препаратов, в том числе разработанных на основе наноматериалов и нанотехнологий (рис.1).
Известные автохимические препараты для безразборного сервиса автотракторной техники могут быть отнесены к нанотехнологическим разработкам по трем основным критериям:

  • применение в их составе наноразмерных частиц (ультрадисперсные алмазы, металлические порошки, политетрафторэтилен (PTFE), модифицированный графит и т.д.);
  • использование компонентов, полученных (произведенных) с использованием нанотехнологий, например золь-гель технологии (рекондиционеры);
  • формирование на поверхностях трения вследствие взаимодействия с активными компонентами этих препаратов защитных наноразмерных (наноструктурированных) покрытий и структур (ионные металлоплакирующие присадки, кондиционеры, геомодификаторы).

Несомненно, что все вышеперечисленные свойства в той или иной мере присущи практически всем ремонтно-восстановительным препаратам автохимии, применяемых для безразборного сервиса (восстановления) автотехники. 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. Следует также отметить тот факт, что практически все вопросы трибологии связаны с изучением процессов, протекающих в поверхностном слое (межфазной границе) контактируемых деталей.
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 (рис. 2), нановолокна (например, PTFE) (рис.3), пластинки монтмориллонита (рис.4) или иглы серпентина (рис. 5).
Реально диапазон рассматриваемых объектов гораздо шире – от атомов и молекул до их кластеров и полимерных органических молекул, содержащих свыше 100 атомов и имеющих размеры даже более 1 мкм в одном или двух измерениях. 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.
В соответствии с вышесказанным, в настоящее время к нанотехнологическим препаратам автохимии для применения в качестве и присадок и добавок к смазочным материалам автотракторной техники следует отнести следующие разработки:

  1. Приработочные препараты на основе наноалмазов (Lubrifilm Di-amond Run In, Fenon Nanodiamond Green Run и др.). Входящие в состав присадок наноалмазы (диаметром 4…6 нм) и кластерный углерод структурируют масляную пленку, увеличивают ее динамическую прочность, действуют на кристаллическую решетку поверхности металла, упрочняя ее, формируют новые поверхности трения, уменьшая граничное трение и износ (особенно при больших нагрузках и дефиците смазочного материала). В результате сокращается время обкатки и оптимизируется качество трущихся соединений, улучшается работа двигателя, экономятся топливо и масло, а также снижаются вредных выбросов и облегчается запуск двигателя
  2. Кондиционеры металла (Energy release, SMT2 и др.) В результате трибохимических реакций (образования, распада и восстановления в зоне трения соединений металла с активными молекулами продукта) эти кондиционеры образуют защитный граничный слой (20 – 40 нм). Защитный слой приобретает пластичные и упругие свойства, антифрикционные качества и одновременно стойкость к высоким нагрузкам.
  3. Рекондиционеры (Old Chap, Tensai). Препараты созданы с применением золь-гель технологии. Наряду с образованием на поверхностях трения защитных слоев дополнительно способствуют повышению несущей способности (прочности) масляной пленки. Полимолекулярная система препарата, включающая в себя наноразмерные комплексы (кластеры) органических веществ (рис. 3-4), структурирует граничную масляную пленку и увеличивает адгезию масла к металлу.
  4. Восстановительные присадки или реметаллизанты (Return Metal, Renom Engine NanoGuard и др.) Содержат маслорастворимые или порошковые металлорганические соединения (рис. 2). Реализуют трибохимический («ионный») механизм металлоплакирования поверхностей трения за счет образования (восстановления) на поверхности трения металлосодержащей, наноструктурированной защитной пленки. Присадки способствуют «лечению» нано- и микродефектов поверхностей трения и восстановлению их работоспособности.
  5. Геомодификаторы (Fenom nanotechnology, RVS и др.) Препараты автохимии на основе минералов естественного (рис. 5) и искусственного происхождения (нано- и микроуровня) получили наименование «геомоди-фикаторы», «геоактиваторы», «ремонтно-восстановительные составы» (РВС-технология) или «ревитализанты». Попадая на поверхности трения вместе с маслом или в составе пластичной смазки, инициируют процесс формирования на трущихся поверхностях металлокерамической наноразмерной структуры с высокой износостойкостью и малым коэффициентом трения.

Применение ремонтно-восстановительных препаратов для безразборного сервиса определяется техническим состоянием автомобиля. При этом необходимость того или иного воздействия или препарата оценивается на основании результатов технической диагностики. По результатам диагностирования назначается либо профилактические препараты, более «мягкого» действия, либо препараты, обеспечивающие более интенсивное воздействие на трущиеся соединения и агрегаты автомобиля.
Рассмотренные нанопрепараты позволяют: значительно повысить из-носостойкость деталей; сократить продолжительность и улучшить качество приработки поверхностей трения; эффективно повысить задиростойкость и снизить питтинг контактирующих поверхностей в тяжело нагруженных парах трения; понизить температуру работающих узлов, уровень шума и вибрации. Более подробно об особенностях применения и эффективности тех или иных препаратов безразборного сервиса можно почитать на персональной странице автора данной статьи [7].
Разработки наиболее эффективны в условиях граничного трения, при высоких нагрузках и скоростях скольжения, повышенной температуре трения и «масляном голодании», характерных для изношенных трущихся соединений техники с большим сроком службы, режимах приработки и перегрузках. Образование устойчивых защитных металлических пленок это достаточно продолжительный (постепенный) процесс, поэтому при испытаниях, а также штатной работе техники, может не наблюдаться резкого (внезапного) улучшения эксплуатационных показателей, но обязательно отмечается их положительная динамика, существенно влияющая на повышение надежности и ресурса узлов и агрегатов техники.

Список литературы:
1. Балабанов В.И. Нанотехнологии. Наука будущего. М., Эксмо, 2009. – 248 с.
2. Балабанов В.И. Все о присадках и добавках для автомобилиста. М., Эксмо, 2008. – 240 с.
3. Балабанов В.И. и др. Безразборный сервис автомобиля (обкатка, профилактика, очистка, тюнинг, восстановление) М., Издательство УДП РФ «Известия», 2007. – 272 с.
4. Гаркунов Д.Н. Триботехника. Износ и безызносность. М.: МСХА – 600 с.
5. Гаркунов Д.Н., Балабанов В.И. Восстановление двигателей внутреннего сгорания без их разборки / Тяжелое машиностроение. 2000. № 2. С. 18…23.
6. Силин А.А. Трение и мы. М.: Наука, 1987. – 192 с.
7. AGA-Автомаг. Консультации специалиста.


В статье использованы материалы: AGA-Автомаг


Средний балл: 9.6 (голосов 5)

 


Комментарии
Balabanov Victor, 20 июля 2009 17:36 
Уважаемые коллеги,

хотелось бы узнать Ваше мнение не столько о содержании данной научно-популярной статьи, а о Вашем личном опыте применения нанотехнологических препаратов автохимии и автокосметики для безразборного сервиса автомобильной техники.

Балабанов
Ну что сказать...

Это - косметика. Для кузовного ремонта непригодна, для ремонта двигателя (в случае поломки) тоже.

Область применения - исправно работающий двигатель, снятый с гарантийного обслуживания (а кто его чинит?) и целый, некорродированный кузов. Причём реальные характеристики всей этой косметики обычно ниже обещанных.

Кстати вопрос: я толком не слежу - моталин как приработочный состав для двигателя ещё используется?
Balabanov Victor, 27 июля 2009 18:50 
Александр Ринатович,

Ваша позиция понятна, но она не конструктивна и не представляет интереса: статью внимательно не читали, препараты автохимии не применяете.

Не могу не отметить, что "чинят" сапоги, а технику обслуживают или ремонтируют.

"Моталин" в России не известен.

Балабанов
Строгий Вы, Виктор Иванович!

Вопрос можно:
всего 10–7 см {10 нм – Прим. автора}, т.е. порядка удвоенной толщины атома.

Правда, что 10-7 см - это 10 нм?
И что такое "толщина атома"?
(5 нм на атом - "толстовато" будет! )

А так все очень разумно написано - поверхности трутся, различные препараты эти поверхности модифицируют, и что в нынешнее нанореволюционное время не нанотехнологии!

P.S. Статью постарался прочитать внимательно. Из субъективных впечатлений - обрадовало упоминание Пригожина. Энергии на трущихся поверхностях жуть сколько рассеивается, и полезная организация там весьма кстати!
Balabanov Victor, 28 июля 2009 18:52 
Благодарю Вас, Владимир Владимирович!

Как видно, у Вас богатый методический опыт проведения нанотехнологических олимпиад, опечатки видите сразу.

Конечно, нужно поставить пропущенную запятую. Жаль, что при редактировании и размещении статьи тоже не обратили на это внимание. Отсюда и ответ на Вашу следующую ремарку, ответственность за которую мне всеже следует разделить с автором цитаты. Можно ли Вас попросить внести эту правку, или нужно связываться с Евгением Алексеевичем.

К счастью, как "...поверхности трутся", я начал изучать еще в до... "нанореволюционное время", поэтому что там нанотехнология, а, что, так сказать, "нанопурга" немного отличить могу.

Согласен с Вами, что "не всё то золото, что блестит" (не всё - нанотехнология, что меньше 100 нм), но и не вся "...нанотехнология - химия XXI века".

Вопросами самоорганизации не только И.Р. Пригожин занимался, но и, в той или иной степени, не упомянутые Вами, отечественные академики П.А. Ребиндер и В.Л. Тальрозе, да еще много ученых и практиков, которые химфак МГУ по разным причинам не заканчивали.

Еще раз благодарю за внимательное прочтение и, в целом, за положительную оценку статьи.
Виктор Иванович,
Да вовсе и не стоит благодарностей!
Я по жизни такой вредно-дотошный
А в НаноОлимпиадах принимал участие исключительно на любительском уровне.
Нужную запятую в тексте поставил.
А про нанотехнологии и химию XXI века, я считаю, что про определения можно долго дискутировать, а главное чтоб практический положительный результат был, а не как с ваучерами...
Balabanov Victor, 28 июля 2009 21:38 
Владимир Владимирович,

насчет благодарностей, то, так сказать, взаимно.

Согласен с Вами полностью. Будем работать, в меру возможностей, студенчество привлекать в единомышленники, а подискутировать можно будет когда-нибудь при очной встрече (в том числе и про "ваучеры").
Быков Александр Юрьевич, 14 февраля 2010 03:04 
Из этой статьи создается впечатление, что классическими кондиционерами металла являются ER и SMT, а "нанокондиционер" FENOM больше относится к "геомодифкаторам"? Так ли это? Интересно, проводились ли более детальные исследования нано FENOMA? Почему про ER и SMT пишут о снижении шумов и расходе масла и топлива на 7-10%, а про FENOM только что защищает и продлевает срок службы двигателя, а также о его пользе для деталей из цветных металлов. Может он больше подойдет для "никосила"?
Спасибо!
"Моталин" в России не известен.-
Motalin, или Моталин есть железа пентакарбонил. С целым рядом весьма нтересных св-тв.
Относится к оксигенатам.

Интересно, все эти препараты имеют сертификаты соответствия?
Помнится, кто-то в начале перестройки выпускал восстановительные присадки, но не учел состав исходного масла. Результат- конфликт составов, мерс одного уважаемого застыл. Хорошо, обошлось без дефензивных логистиков.
Balabanov Victor, 05 апреля 2010 09:45 
В отношении "Нанокондиционера FENOM", то Вы частично правы. В целом FENOM, ER и SMT2 аналогичные прпараты одного класса с близкими свойствами. По отношешению к никосилу,на мой взгляд, более эффективен Renom, но точных экспериментальных данных у меня, к сожалению, нет.
Balabanov Victor, 05 апреля 2010 09:54 
Моталин, как приработочный препарат, в настоящее время России не применяется, возможно и не применялся.
В тех случаях, когда сертификация препаратов необходима - они имеются, но за все сказать точно, не могу. Если интересуетесь каким-то конкретным препаратов, тогда могу уточнить.
Поляков Илья Васильевич, 18 февраля 2011 23:18 
Здравствуйте все! Ощущение что от кудато распознано или сконверчено, встречал эту же статью только вместо 10 нм -1 нм, и пр. ну да ладно, Вопрос знатокам истории: Порошок серого цвета, большой удельный вес, сыпучесть и фракция близка к муке. На крышке фломастером "Пассиватор 0.003:1(масло) кроме двигателя" что это, предполагаемый состав? исползовался лет 40 назад военными

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Monsters Inc.
Monsters Inc.

Все члены сборной России получили медали на 30-й Международной биологической олимпиаде для школьников
21 июля в Сегеде (Венгрия) подвели итоги 30-й Международной биологической олимпиады для школьников. Российская сборная на состязании завоевала три серебряные медали и одну бронзовую.

Шесть медалей завоевали российские школьники на 60-й Международной математической олимпиаде
Стали известны итоги 60-й Международной математической олимпиады для школьников, которая проходила в Бате (Великобритания). Российская сборная завоевала две золотые и четыре серебряные медали.

Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019
Участие НТ-МДТ Cпектрум Инструментс в международной конференции ACNS’2019. Тезисы доклада Быкова В.А.

3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве
И.В.Яминский
Материалы лекции проф. МГУ, д.ф.-м.н., генерального директора Центра Перспективных технологий И.В.Яминского "3D нанотехнологии в физике, химии, биологии, медицине и инженерном искусстве". 3D принтер, сканирующий зондовый микроскоп и фрезерный станок. Что общего между ними? Как конструировать их своими руками? Небольшой экскурс в практические нанотехнологии. Поучительная история о создании сканирующего туннельного микроскопа. От идеи до нобелевской премии за 5 лет. Взгляд в микромир – от атомов и молекул до живых клеток. Как взвесить массу одного атома? Вирусы и бактерии – наши друзья или враги? Медицинские приложения нанотехнологий – нанобиосенсоры для обнаружения биологических агентов.

Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники
В.А.Кецко
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. В сообщении даны материалы лекции д.х.н., в.н.с. ИОНХ РАН В.А.Кецко "Материалы и пленочные структуры спинтроники и стрейнтроники".

Лекции и семинары от ФНМ МГУ на Нанограде
Е.А.Гудилин
Девятый Наноград, проходивший в Ханты - Мансийске, собрал талантливых школьников, интересных лекторов и преподавателей в области наноматериалов, нанотехнологий и технопредпринимательства. Ниже даны материалы лекций и семинаров представителя ФНМ МГУ проф., д.х.н. Е.А.Гудилина.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.