بررسي اثر ضدسايشي نانوذرات مغناطيسي آهن اكسيد در روغن موتور چند درجه‌اي در مقايسه با روغن موتور معمولي

Investigation of anti -wear effect of magnetic iron oxide nanoparticles in multi-grade engine oil compared to conventional engine oil

در اين پژوهش، عملكرد ضدسايشي روغن موتور حاوي نانوماده افزودني نسبت به روغن موتور معمولي با استفاده از روش‌هاي آزمايشگاهي، مورد مقايسه و ارزيابي قرارگرفت. براي اين منظور نانوذرات مغناطيسي آهن اكسيد (Fe3O4) بهعنوان نانوماده افزودني به روغن موتور ايرانول ريسينگ SAE10W40 انتخاب شد. در ابتدا پايداري نانوسيال به دست آمده با نانوذرات با استفاده از دستگاه اندازه‌گيري جذب مرئي- فرابنفش و پتانسيل زتا تأييد شد. مشخصات نانوذرات آهن اكسيد با روش‌هاي دستگاهي ميكروسكوپي تونل‌زني روبشي (STM)، طيف‌سنجي تفكيك انرژي (EDS) و طيف‌سنجي فروسرخ تبديل فوريه (FTIR) بررسي شد. نانوذرات داراي قطري در گستره 8 تا 13 نانومتر بودند. همچنين، توزيع اندازه نانوذرات با استفاده از دستگاه پراكندگي نور ديناميكي مورد بررسي قرار گرفته است. عملكرد ضدسايشي نانوذرات Fe3O4 در روغن چند درجه‌اي با آزمون‌هاي چهار ساچمه و فالكس بررسي شد. بررسي نتايج به‌دست آمده به‌طور كلي بيانگر بهبود عملكرد ضدسايشي روغن موتور ناشي از افزودن نانوذرات بود. نانوذرات مغناطيسي آهن اكسيد با غلظت 1/0 درصد، افرايش قدرت جوش خوردگي روغن موتور چند درجه‌اي از 76/32 به 92/74 كيلوگرم نيرو و افزايش شاخص بار سايش از 250 به 315 كيلوگرم نيرو را در آزمون چهار ساچمه از خود نشان مي‌دهد. افزون بر آن باعث افزايش حد تحمل بارهاي خطي از 1160 به 1220 پوند نيرو در مقايسه با روغن موتور معمولي شده است.

In this study, the performance of anti-wear in engine oil which contain nanomaterial additive has been compared and evaluated to conventional engine oil, by using laboratory tests. For this purpose, magnetic iron oxide nanoparticles (Fe3O4) as a nanomaterial additive were selected to use in Iranol Racing engine oil, SAE 10W40. At first the stability of the nano-fluid, obtained by the nanoparticles, was confirmed by using UV and zeta potential devices. The iron oxide nanoparticles were characterized by scanning tunneling microscopy (STM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The nanoparticles have a diameter in the range of 8-13 nm. Size distribution of nanoparticles by dynamic light scattering (DLS) was also investigated. Anti-wear performance of Fe3O4 nanoparticles in multigrade engine oil was evaluated by means of the four ball and falex test. The results generally indicate the improvement of anti-wear performance engine oil which was prepared by adding nanoparticles. Magnetic iron oxide nanoparticles with concentration of 0.1 percent, increase weld strength from76.32 to 92.74 kgf and load wear index (LWI) from 250 to 315 kgf, in the four ball test. Additionally it has increased the falex test results (linear load carrying) from 1160 to 1220 lbf, compared to conventional engine oil.