Borophene ലൂബ്രിക്കൻ്റ് അഡിറ്റീവ്: ഘർഷണം കുറയ്ക്കലും ഉപയോഗങ്ങളും

വാർത്തകളിൽ ഇടംനേടിയത് എന്തുകൊണ്ട്?

പശ്ചാത്തലം

ചലിക്കുന്ന യന്ത്രഭാഗങ്ങൾ ഘർഷണം സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ഇത് ഊർജ്ജം പാഴാക്കുകയും കാലക്രമേണ അവയുടെ ഉപരിതലങ്ങളെ നശിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഒരു ലൂബ്രിക്കന്റ് ആ ഉപരിതലങ്ങളെ വേർതിരിക്കുകയും, ഘർഷണം, താപം എന്നിവ കുറയ്ക്കുകയും, മെക്കാനിക്കൽ തേയ്മാനം തടയുകയും ചെയ്യുന്നു.

മിനറൽ ഓയിലുകൾ വിശ്വാസയോഗ്യമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും അവയുടെ ഉത്പാദനത്തിന് പ്രധാനമായും പെട്രോളിയത്തെയാണ് ആശ്രയിക്കുന്നത്.

സസ്യ എണ്ണകൾ പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു ബദൽ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, അതേസമയം കാസ്റ്റർ ഓയിൽ ഉപയോഗപ്രദമായ വിസ്കോസിറ്റിയും സർഫേസ് അട്രാക്ഷനും നൽകുന്നു.

കനത്ത ലോഡുകളിൽ വെജിറ്റബിൾ ഓയിലുകൾ മോശമായി പ്രവർത്തിച്ചേക്കാം, അതിനാൽ ഗവേഷകർ സുരക്ഷിതമായി പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്ന അഡിറ്റീവുകൾ പരീക്ഷിക്കുന്നു.

എന്താണ് ബോറോഫീൻ?

വളരെ നേർത്ത, ദ്വിമാന ഷീറ്റായി രൂപപ്പെടുന്ന ബോറോണിന്റെ ഒരു അലോട്രോപ്പാണ് (allotrope) ബോറോഫീൻ.

വജ്രവും ഗ്രാഫൈറ്റും പരിചിതമായ കാർബൺ ഉദാഹരണങ്ങളായിരിക്കുന്ന, വ്യത്യസ്തമായ മൂലക ഘടനയാണ് അലോട്രോപ്പ്.

ഓരോ ബോറോഫീൻ ഷീറ്റിനും ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ കനമുണ്ട്, ബോറോൺ ആറ്റങ്ങൾ സുസ്ഥിരമായ പല പാറ്റേണുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നു.

2015 ൽ വെള്ളിയുടെ ഉപരിതലത്തിൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ആദ്യമായി ബോറോഫീൻ പരീക്ഷണാടിസ്ഥാനത്തിൽ നിർമ്മിച്ചു.

ഈ മെറ്റീരിയൽ ലോഹ സ്വഭാവമുള്ളതും ഭാരം കുറഞ്ഞതും വഴക്കമുള്ളതും ശക്തവുമാണ്, അതേസമയം അതിന്റെ ഗുണങ്ങൾ ദിശയും പാറ്റേണും അനുസരിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു.

ആരാണ് പുതിയ പഠനം നടത്തിയത്?

ഗുവാഹത്തിയിലെ Institute of Advanced Study in Science and Technology-യിൽ നിന്നാണ് ഈ പഠനം നടന്നത്.

ഈ സ്വയംഭരണ സ്ഥാപനം ശാസ്ത്ര സാങ്കേതിക വകുപ്പിന്റെ (Department of Science and Technology) കീഴിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്, പ്രൊഫസർ ദേവാശിഷ് ചൗധരിയാണ് (Devasish Chowdhury) സംഘത്തെ നയിച്ചത്.

ഗവേഷകർ ബോറോഫീൻ നാനോഷീറ്റുകൾ രാസപരമായി മാറ്റം വരുത്താതെ നേരിട്ട് കാസ്റ്റർ ഓയിലിൽ ലയിപ്പിച്ചു.

പരീക്ഷണം എന്താണ് കണ്ടെത്തിയത്?

ഏറ്റവും മികച്ച മിശ്രിതത്തിൽ ഭാരത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ വെറും 0.1 ശതമാനം ബോറോഫീൻ മാത്രമേ ഉണ്ടായിരുന്നുള്ളൂ.

ശുദ്ധമായ കാസ്റ്റർ ഓയിലിനെ അപേക്ഷിച്ച് ഇതിന്റെ ഘർഷണം ഏകദേശം 42 ശതമാനം കുറവായിരുന്നു. അളന്ന ഫ്രിക്ഷൻ കോഫിഫിഷ്യന്റ് (friction coefficient) 0.059 ൽ നിന്ന് 0.034 ആയി കുറഞ്ഞു.

ശരാശരി സർഫേസ് റഫ്‌നെസ് (surface roughness) 0.826-ൽ നിന്ന് 0.326 മൈക്രോമീറ്ററായി കുറച്ചുകൊണ്ട് ഈ മിശ്രിതം സ്റ്റീലിനെ സംരക്ഷിച്ചു.

കുറഞ്ഞ കോഫിഫിഷ്യന്റ് എളുപ്പമുള്ള തെന്നിമാറലിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, അതേസമയം കുറഞ്ഞ റഫ്‌നെസ് ഉപരിതലത്തിന് കാര്യമായ കേടുപാടുകൾ ഇല്ലെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

ബോറോഫീൻ എങ്ങനെയാണ് ഘർഷണം കുറയ്ക്കുന്നത്?

1. എണ്ണ ചലിക്കുന്ന കോൺടാക്റ്റ് സോണിലേക്ക് ചിതറിക്കിടക്കുന്ന ബോറോഫീൻ ഷീറ്റുകളെ കൊണ്ടുപോകുന്നു.
2. ഈ ഷീറ്റുകൾ സ്റ്റീൽ പ്രതലങ്ങളെ വേർതിരിക്കാനും ലോഡിന്റെ ഒരു ഭാഗം താങ്ങാനും സഹായിക്കുന്നു.
3. മർദ്ദം, താപം, ഉപരിതല പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ എന്നിവയിലൂടെ ഒരു സംരക്ഷിത ട്രൈബോഫിലിം (tribofilm) ക്രമേണ രൂപപ്പെടുന്നു.
4. ഈ ഫിലിമിൽ ഇരുമ്പ് ഓക്സൈഡുകൾ, കാർബൺ വസ്തുക്കൾ, ബോറോൺ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള സംയുക്തങ്ങൾ എന്നിവ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.
5. തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന പാളി നേരിട്ടുള്ള സമ്പർക്കം, ഷിയർ സ്ട്രെസ്, തുടർച്ചയായ തേയ്മാനം എന്നിവ കുറയ്ക്കുന്നു.

ഉരസുമ്പോൾ രൂപപ്പെടുന്ന ഒരു സംരക്ഷിത പാളിയാണ് ട്രൈബോഫിലിം, അല്ലാതെ യഥാർത്ഥ ലിക്വിഡ് കോട്ടിംഗ് മാത്രമല്ല.

ഇതിന് എങ്ങനെയാണ് ഊർജ്ജ സംരക്ഷണത്തെ പിന്തുണയ്ക്കാൻ കഴിയുക?

ഘർഷണം മറികടക്കുന്നതിന് യന്ത്രങ്ങൾ ഊർജ്ജം പാഴാക്കുന്നു, അതിനാൽ ചെറിയ മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾക്ക് പോലും വലിയ വ്യവസായ സംവിധാനങ്ങളിൽ മാറ്റമുണ്ടാക്കാം.

ഭാഗങ്ങളുടെ കൂടുതൽ ആയുസ്സ് അവ മാറ്റിവെക്കുന്നത് കുറയ്ക്കുന്നു, അതേസമയം കാസ്റ്റർ ഓയിൽ ബേസ് പെട്രോളിയത്തെ ആശ്രയിക്കുന്നത് കുറയ്ക്കും.

എന്ത് വെല്ലുവിളികളാണ് അവശേഷിക്കുന്നത്?

• ബോറോഫീൻ പ്രതിപ്രവർത്തിക്കാൻ സാധ്യതയുള്ളതാണ്, സാധാരണ അവസ്ഥകളിൽ സമ്പർക്കം പുലർത്തുമ്പോൾ അത് ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്തേക്കാം.
• വ്യാവസായിക തലത്തിൽ സ്ഥിരതയുള്ള, ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഷീറ്റുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.
• താപനില, ലോഡുകൾ, മെഷീൻ തരങ്ങൾ എന്നിവയിലുടനീളമുള്ള പ്രകടനം സ്ഥിരീകരിക്കുന്നതിന് ദൈർഘ്യമേറിയ പരിശോധനകൾ നടത്തണം.
• ചെലവ്, സുരക്ഷിതമായ സംസ്കരണം, ജല പരിതസ്ഥിതികളിലെ പ്രത്യാഘാതങ്ങൾ എന്നിവ ഗവേഷകർ വിലയിരുത്തേണ്ടതുണ്ട്.

പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഫലം വാഗ്ദാനങ്ങൾ നൽകുന്ന ഒരു ലബോറട്ടറി മുന്നേറ്റമാണ്, അല്ലാതെ ഇനിയും തയ്യാറായ വാണിജ്യ ലൂബ്രിക്കന്റല്ല.

ഉപസംഹാരം

പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന ലൂബ്രിക്കന്റുകളെ ശക്തിപ്പെടുത്താൻ ബോറോഫീന് കഴിയും, എന്നാൽ വ്യാവസായികമായി ഇത് സ്വീകരിക്കുന്നതിന് ഈടുനിൽപ്പ്, സുരക്ഷ, വ്യാപ്തി വർദ്ധിപ്പിക്കൽ എന്നിവയ്ക്ക് തെളിവ് ആവശ്യമാണ്.