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Desenvolvimento de aditivos híbridos utilizando nanopartículas para lubrificantes biodegradáveis de alta performance

Resumo

A Revolução Industrial, iniciada na segunda metade do século XVIII, praticamente inaugurou a era antrópica de gases de efeito estufa. Com isso, reorganizou a atividade humana, demandando novos materiais e fluídos dentre outras tecnologias para as fontes de energia. A produção industrial e a exploração humana sobre o planeta cresceu vertiginosamente em todos os setores, causando consequentemente destruição e mortes por todo o globo terrestre. Estima-se que um terço da energia do mundo será consumida pelo atrito, assim como o aumento da relação carga-lubrificante nos elementos de máquina resultaram em excesso de desgaste, com consequente contaminação do solo e água pelo descarte de lubrificantes usados, enquanto os voláteis estarão prejudicando a qualidade do ar. A nanotecnologia aliada ao vasto campo da ciência de superfícies em escala atômica serão os fatores chaves para a evolução dos lubrificantes e tecnologias de aditivos, sendo um grande esforço tecnológico para a melhoria da economia de combustível, redução da emissão de poluentes e extensão dos intervalos de troca. A lubrificação tradicional está baseada em dois princípios: viscosidade/pressão de fluido para separar e evitar o contato das superfícies; e a película química (tribofilme) de sacrifício para proteger a superfície da adesão e abrasão. Estudos com nanopartículas (NPs) têm apresentado grande potencial no campo da tribologia, no que tange a lubrificação em nanoescala requer moléculas de lubrificantes não voláteis com alta resistência à oxidação e à decomposição térmica, boa aderência e coesão, assim como capacidade de auto-reparação. Neste projeto, os nanoaditivos serão comparados com baselines de última geração disponíveis no mercado, e ambos experimentos (método DoE) com diferentes teores e misturas de NPs modificadas com tensoativos, terão a estabilidade determinadas através de análise de viscosidade e transmitância FTIR. Os ensaios de seleção serão realizados em tribômetro Four Ball (ASTM D4172 e D2783), onde serão aquisitados os valores do coeficiente de atrito e temperatura dos nanolubrificantes, e na 2ª fase serão homologados através de ensaios nos respectivos equipamentos. As características de desgaste e a incorporação de partículas (tribofilme e resíduos) na região de contato serão analisados por microscopias óptica e eletrônica de varredura (MEV) e diagnóstico dos nanolubrificantes usados.Os resultados preliminares mostraram que o lubrificante com NPs Al2O3 apresentou menor coeficiente de atrito e variação da temperatura do lubrificante, enquanto a adição de NPs ZnO mostrou um melhor comportamento antidesgaste e de capacidade de carga. O melhor desempenho quanto ao desgaste em extrema pressão (588 N) foi observado para o aditivo organometálico ZDDP. Os resultados mostram a viabilidade da utilização de nanopartículas cerâmicas como aditivos de óleos lubrificantes em substituição aos aditivos ativos (como o ZDDP), considerando NPs híbridas (mistura de 2 ou mais NPs Fe2O3 e Nb2O5) com teores de 0,1 a 1% bem como a utilização de básico vegetal buscando melhoria da capacidade antioxidante e produtos biodegradáveis. (AU)

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