Évaluation synergique des performances de MoS2

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12559 (2023) Citer cet article

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Dans cette étude, des nanoparticules hybrides MoS2 – hBN ont été synthétisées à l’aide d’une plate-forme micro-ondes avancée pour de nouvelles formulations de nanolubrifiants. Les nanoparticules synthétisées ont été caractérisées par microscopie électronique à balayage à émission de champ, spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie, diffraction des rayons X et spectroscopie Raman. Les nanoparticules hybrides ont ensuite été introduites dans une huile moteur à base de diesel 20W40 pour produire un nanolubrifiant. Les propriétés physiques et chimiques du nanolubrifiant ont été étudiées, notamment l'indice de viscosité, la stabilité, la volatilité, les propriétés tribologiques, les propriétés d'oxydation et la conductivité thermique. Les résultats ont montré que l’inclusion de 0,05 % en poids de nanoparticules hybrides MoS2-hBN dans l’huile réduisait considérablement le coefficient de friction et le diamètre de la cicatrice d’usure de 68,48 % et 35,54 %, respectivement. De plus, il a présenté une amélioration substantielle de l’oxydation et de la conductivité thermique de 38,76 % et 28,30 %, respectivement, à 100 °C. Ces résultats démontrent le potentiel des nanoparticules hybrides MoS2-hBN en tant qu’additif efficace pour améliorer considérablement les propriétés du nanolubrifiant. De plus, cette étude offre des informations précieuses sur les mécanismes sous-jacents responsables des améliorations observées. Les résultats prometteurs de cette enquête contribuent à l’avancement des lubrifiants basés sur la nanotechnologie, démontrant leur potentiel pour améliorer l’efficacité des moteurs et prolonger la durée de vie des machines.

Les transports contribuent grandement à la consommation mondiale d’énergie et aux émissions de gaz à effet de serre (GES), qui sont à l’origine du changement climatique et du réchauffement de la planète. Une part importante de l'énergie consommée dans le transport est utilisée pour surmonter la friction et l'usure des pièces mobiles d'un véhicule, ce qui entraîne des pertes d'énergie et des impacts environnementaux importants1,2. Il est donc crucial de réduire les frottements et de garantir la résistance à l’usure des éléments mécaniques des systèmes3. La lubrification joue un rôle essentiel dans la réalisation de ces objectifs en réduisant la friction et l'usure, en économisant l'énergie, en réduisant les émissions et en prolongeant la durée de vie des composants. En présence d'un lubrifiant, un film coulissant se forme, réduisant considérablement la friction, l'usure et la déchirure entre les surfaces de contact4,5,6. La lubrification des machines dépend fortement des qualités tribologiques des fluides lubrifiants. Cependant, les lubrifiants traditionnels sont confrontés à des limites pour répondre aux demandes croissantes de lubrification haute performance dans des conditions extrêmes tout en étant respectueux de l'environnement7,8,9.

Les progrès récents dans le domaine des nanomatériaux ont ouvert la voie au développement de nanolubrifiants conçus à l'échelle nanométrique pour présenter des performances tribologiques améliorées, des caractéristiques d'huile et une économie de carburant améliorées10,11. Les nanolubrifiants sont apparus comme une solution prometteuse pour relever les défis de durabilité des transports en réduisant la consommation d'énergie, en minimisant l'usure et en réduisant les émissions. Pour améliorer davantage les propriétés tribologiques, thermiques et oxydatives de l'huile moteur SAE 20W40, cette étude étudie l'effet synergique d'un hybride de nanoparticules de bisulfure de molybdène (MoS2) et de nitrure de bore hexagonal (hBN) comme additifs. En intégrant l’hybride MoS2 – hBN, cette étude vise à améliorer les performances de l’huile moteur. Le MoS2 est un nanomatériau très efficace pour réduire la friction et l'usure grâce à ses excellentes propriétés lubrifiantes. En conséquence, il est devenu un additif populaire dans les lubrifiants12,13,14. Les nanoparticules de MoS2 ont une structure cristalline hexagonale et leurs propriétés lubrifiantes intrinsèques sont dues aux faibles forces de Van der Waals entre les couches sandwich S – Mo – S et à la charge positive pure à la surface, qui provoque la propagation de la répulsion électrostatique. Cela permet aux couches présentant de faibles forces moléculaires de glisser facilement les unes sur les autres, réduisant ainsi la friction et l'usure des surfaces de contact15,16.