Borophene ಲೂಬ್ರಿಕಂಟ್ ಸಂಯೋಜಕ: ಯಂತ್ರಗಳ ಘರ್ಷಣೆ ಕಡಿತ ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಗಳು

ಸುದ್ದಿಯಲ್ಲಿ ಏಕೆ?

ಹಿನ್ನೆಲೆ

ಚಲಿಸುವ ಯಂತ್ರದ ಭಾಗಗಳು ಘರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವ್ಯರ್ಥ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕ್ರಮೇಣ ಅವುಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಗಳನ್ನು ಹಾನಿಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಒಂದು ಲೂಬ್ರಿಕಂಟ್ ಆ ಮೇಲ್ಮೈಗಳನ್ನು ಬೇರ್ಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ಘರ್ಷಣೆ, ಶಾಖ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಸವೆತವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಖನಿಜ ತೈಲಗಳು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಆದರೆ ಅವುಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಗೆ ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ ಅನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿವೆ.

ಸಸ್ಯಜನ್ಯ ಎಣ್ಣೆಗಳು ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಪರ್ಯಾಯವನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಹರಳೆಣ್ಣೆ ಉಪಯುಕ್ತ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಆಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.

ಭಾರೀ ಹೊರೆಯ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಸಸ್ಯಜನ್ಯ ಎಣ್ಣೆಗಳು ಕಳಪೆಯಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು, ಆದ್ದರಿಂದ ಸಂಶೋಧಕರು ಸುರಕ್ಷಿತ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಸೇರ್ಪಡೆಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸುತ್ತಾರೆ.

Borophene ಎಂದರೇನು?

Borophene ಬೋರಾನ್‌ನ (boron) ಹರಳುರೂಪವಾಗಿದೆ (allotrope), ಇದು ಅತ್ಯಂತ ತೆಳುವಾದ, ದ್ವಿ-ಆಯಾಮದ ಹಾಳೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.

ಅಲೋಟ್ರೋಪ್ ಎನ್ನುವುದು ವಿಭಿನ್ನ ಧಾತುರೂಪದ ರಚನೆಯಾಗಿದೆ, ವಜ್ರ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಪರಿಚಿತ ಇಂಗಾಲದ ಉದಾಹರಣೆಗಳಾಗಿವೆ.

ಪ್ರತಿ Borophene ಹಾಳೆಯು ಒಂದು ಪರಮಾಣುವಿನಷ್ಟು ದಪ್ಪವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಬೋರಾನ್ ಪರಮಾಣುಗಳು ಹಲವಾರು ಸ್ಥಿರ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ.

ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು 2015 ರಲ್ಲಿ ಬೆಳ್ಳಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ Borophene ಅನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಿದರು.

ವಸ್ತುವು ಲೋಹೀಯ, ಹಗುರ, ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಮತ್ತು ಬಲವಾದದ್ದು, ಆದರೆ ಅದರ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ದಿಕ್ಕು ಮತ್ತು ಮಾದರಿಯಿಂದ ಬದಲಾಗುತ್ತವೆ.

ಹೊಸ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ಯಾರು ನಡೆಸಿದರು?

ಗುವಾಹಟಿಯ Institute of Advanced Study in Science and Technology ನಿಂದ ಈ ಕಾರ್ಯವು ಬಂದಿದೆ.

ಈ ಸ್ವಾಯತ್ತ ಸಂಸ್ಥೆಯು Department of Science and Technology ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ದೇವಾಶಿಷ್ ಚೌಧರಿ (Devasish Chowdhury) ತಂಡವನ್ನು ಮುನ್ನಡೆಸಿದರು.

ಸಂಶೋಧಕರು ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಮಾರ್ಪಡಿಸದೆ ಹರಳೆಣ್ಣೆಯಲ್ಲಿ ನೇರವಾಗಿ Borophene ನ್ಯಾನೊಶೀಟ್‌ಗಳನ್ನು (nanosheets) ಹರಡಿದರು.

ಪ್ರಯೋಗವು ಏನು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದೆ?

ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಮಿಶ್ರಣವು ತೂಕದಿಂದ ಕೇವಲ 0.1 ಪ್ರತಿಶತ Borophene ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿತ್ತು.

ಇದರ ಘರ್ಷಣೆಯು ಶುದ್ಧ ಹರಳೆಣ್ಣೆಗಿಂತ ಸುಮಾರು 42 ಪ್ರತಿಶತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಅಳತೆ ಮಾಡಿದ ಘರ್ಷಣೆ ಗುಣಾಂಕ 0.059 ರಿಂದ 0.034 ಕ್ಕೆ ಇಳಿಯಿತು.

ಮಿಶ್ರಣವು ಉಕ್ಕನ್ನು ರಕ್ಷಿಸಿದೆ, ಸರಾಸರಿ ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನವನ್ನು 0.826 ರಿಂದ 0.326 ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ಇಳಿಸಿದೆ.

ಕಡಿಮೆ ಗುಣಾಂಕವು ಸುಲಭವಾದ ಸ್ಲೈಡಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಕಡಿಮೆ ಒರಟುತನವು ಕಡಿಮೆ ಗಂಭೀರವಾದ ಮೇಲ್ಮೈ ಹಾನಿಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.

Borophene ಘರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಹೇಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ?

1. ತೈಲವು ಚದುರಿದ Borophene ಹಾಳೆಗಳನ್ನು ಚಲಿಸುವ ಸಂಪರ್ಕ ವಲಯಕ್ಕೆ ಒಯ್ಯುತ್ತದೆ.
2. ಈ ಹಾಳೆಗಳು ಉಕ್ಕಿನ ಮೇಲ್ಮೈಗಳನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೊರೆಯ ಒಂದು ಭಾಗವನ್ನು ಭರಿಸುತ್ತವೆ.
3. ಒತ್ತಡ, ಶಾಖ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೂಲಕ ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಟ್ರೈಬೋಫಿಲ್ಮ್ (tribofilm) ಕ್ರಮೇಣ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.
4. ಈ ಫಿಲ್ಮ್ ಐರನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗಳು, ಕಾರ್ಬನ್ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ಬೋರಾನ್-ಆಧಾರಿತ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ.
5. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಉಂಟಾಗುವ ಪದರವು ನೇರ ಸಂಪರ್ಕ, ಕತ್ತರಿ ಒತ್ತಡ (shear stress) ಮತ್ತು ನಿರಂತರ ಸವೆತವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಟ್ರೈಬೋಫಿಲ್ಮ್ (tribofilm) ಎನ್ನುವುದು ಉಜ್ಜುವಿಕೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ರಚಿಸಲಾದ ರಕ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಪದರವಾಗಿದೆ, ಕೇವಲ ಮೂಲ ದ್ರವ ಲೇಪನವಲ್ಲ.

ಇದು ಇಂಧನ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯನ್ನು ಏಕೆ ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ?

ಘರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಹೋಗಲಾಡಿಸಲು ಯಂತ್ರಗಳು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವ್ಯರ್ಥ ಮಾಡುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಸಣ್ಣ ಸುಧಾರಣೆಗಳು ದೊಡ್ಡ ಕೈಗಾರಿಕಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಾದ್ಯಂತ ಸಂಗ್ರಹಗೊಳ್ಳಬಹುದು.

ಸುದೀರ್ಘ ಘಟಕ ಜೀವಿತಾವಧಿಯು ಬದಲಿಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಹರಳೆಣ್ಣೆಯ ಆಧಾರವು ಪೆಟ್ರೋಲಿಯಂ ಅವಲಂಬನೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು.

ಯಾವ ಸವಾಲುಗಳು ಉಳಿದಿವೆ?

• Borophene ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಿಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡಾಗ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣಗೊಳ್ಳಬಹುದು.
• ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರವಾದ, ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ ಹಾಳೆಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವುದು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿ ಉಳಿದಿದೆ.
• ದೀರ್ಘಾವಧಿಯ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳು ತಾಪಮಾನ, ಲೋಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಯಂತ್ರದ ಪ್ರಕಾರಗಳಾದ್ಯಂತ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಬೇಕು.
• ಸಂಶೋಧಕರು ವೆಚ್ಚ, ವಿಲೇವಾರಿ ಸುರಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಜಲಚರ ಪರಿಸರದ ಮೇಲಿನ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ನಿರ್ಣಯಿಸಬೇಕು.

ಪ್ರಕಟಿತ ಫಲಿತಾಂಶವು ಭರವಸೆಯ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ಮುನ್ನಡೆಯಾಗಿದೆ, ಇನ್ನೂ ಸಿದ್ಧವಾಗಿರುವ ವಾಣಿಜ್ಯ ಲೂಬ್ರಿಕಂಟ್ ಅಲ್ಲ.

ತೀರ್ಮಾನ

Borophene ನವೀಕರಿಸಬಹುದಾದ ಲೂಬ್ರಿಕಂಟ್‌ಗಳನ್ನು ಬಲಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಅಳವಡಿಕೆಗೆ ಬಾಳಿಕೆ, ಸುರಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಸ್ಕೇಲ್-ಅಪ್ ಪುರಾವೆಗಳು ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ.