昆明理工大學等《TRIBOL LETT》：液態金屬基SiC/石墨烯混合納米流體，用于極端高溫液壓傳動介質
- 分類：產業新聞
- 作者：文章來自昆明理工大學投稿
- 來源：材料分析與應用
- 發布時間：2024-07-19 15:21
- 訪問量：
【概要描述】
昆明理工大學等《TRIBOL LETT》：液態金屬基SiC/石墨烯混合納米流體，用于極端高溫液壓傳動介質
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1.成果簡介
液壓傳動因功重比高等獨特優勢，在各類機械裝備中應用廣泛。隨著航空航天、艦船技術的發展，深地、深海、外太空等資源開發與利用，液壓傳動系統將在更加極端的高溫寬溫變環境下服役。液壓傳動介質的溫度敏感性對元件性能、傳遞效率和動作精度等具有較大影響。目前應用最廣泛的液壓傳動介質以礦物油為基礎液，礦物油在高溫條件下存在蒸發、老化、分解、易燃等固有缺陷，限制了其高溫應用。水基液壓介質具有較好的抗燃性，但在高溫下存在結垢、蒸發、沸騰等問題。為提升介質的高溫工作性能，人們相繼研發出以磷酸酯、硅油、合成烴、全氟聚醚等作為基礎液的高溫抗燃液壓傳動介質。但無論是水基、油基還是其他合成類液壓介質，由于在極端高溫寬溫區的溫度變化沖擊下，其化學結構、熱膨脹性、流變性、熱物性等均存在不穩定的問題，均不適宜極端高溫環境。
本文，昆明理工大學 蔣佳駿、吳張永，云南科威液態金屬谷研發有限公司 孟仙、蔡昌禮等研究人員在《Tribology Letters》期刊發表名為“Preparation of liquid metal-based SiC/Graphene binary hybrid nanofluid and its basic properties as hydraulic transmission medium”的論文（蔣佳駿博士研究生為第一作者），文章針對現有水基、油基及各類無水合成液壓傳動介質高溫穩定性差等問題，提供一種以液態金屬基納米流體作為極端高溫液壓傳動介質的新思路。
鎵基液態金屬兼具金屬的功能性和液體的流動性，其高溫性質穩定，且液態溫域極寬（Ga:29.8-2400℃, Ga-In-Sn: 10.5-1300℃），流動性好、黏度隨溫度變化不敏感、抗剪切安定性好、飽和蒸汽壓低、導熱性好，滿足液壓傳動介質基礎液的基本要求。為進一步提高液態金屬的性能以匹配液壓傳動介質對潤滑性和密封性等要求，采用自潤滑特性和熱穩定性良好的SiC納米粒子、物理法石墨烯（Graphene），以及水浴超聲氧化形成的液態金屬液滴（LMOD），制備LMOP-SiC/Graphene納米添加劑，并在在低氧條件下與Ga-In-Sn液態金屬進行混合，得到液態金屬基SiC/Graphene二元混合納米流體液壓傳動介質。
2.圖文導讀
圖1、制備流程
圖2、 納米材料微觀結構表征
圖3 、液態金屬基SiC/Graphene混合納米流體表征
圖4、液態金屬基SiC/Graphene混合納米流體基本性能
圖5、液態金屬基SiC/Graphene混合納米流體的溫度-粘度特性
圖6 、液態金屬基SiC/Graphene混合納米流體的剪切速率-粘度特性
圖7 、液態金屬基SiC/Graphene混合納米流體的潤滑性
圖8、 液態金屬基SiC/Graphene混合納米流體的工作性能演示
3.小結
綜上所述，該文開發了一種液態金屬基SiC/Graphene二元混合納米流體，并探索了其基本物理性能、流變性和潤滑性，建立了一個液壓試驗臺，以評估液態金屬基SiC/Graphene二元混合納米流體對齒輪泵的容積效率和磨損率的影響。研究發現添加SiC/Graphene混合納米顆粒能夠顯著改善潤滑特性；相較于現有高溫液壓介質，液態金屬基SiC/Graphene二元混合納米流體熱穩定性優異、溫-粘變化更小、高溫潤滑性能佳。這將為改善液態金屬的機械性能提供新思路，并為液壓傳動系統的極端高溫環境適應性提供潛在的可行性。
文獻：https://doi.org/10.1007/s11249-024-01828-6
來源：文章來自昆明理工大學投稿
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