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Title: Síntese e caracterização de nanopartículas superparamagnéticas para aditivação de lubrificantes industriais
Other Titles: Synthesis and characterization of superparamagnetic nanoparticles for additive of industrial lubricants
Authors: Guedes, Ana Emília Diniz Silva
Keywords: Nanopartículas superparamagnéticas;Lubrificantes;Tribologia;Aditivos antidesgaste;Aditivos redutor de atrito
Issue Date: 14-Mar-2017
Citation: GUEDES, Ana Emília Diniz Silva. Síntese e caracterização de nanopartículas superparamagnéticas para aditivação de lubrificantes industriais. 2017. 163f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017.
Portuguese Abstract: A obtenção de nanomateriais com propriedades específicas para aditivação de óleo para lubrificante industrial ainda é um desafio, mas tem gerado expectativas que podem minimizar problemas de cunho tribológico, onde o atrito e o desgaste são os principais responsáveis por falhas em equipamentos e máquinas. O objetivo desta tese foi determinar condições ótimas de síntese de nanopartículas via micro-ondas para gerar nanopartículas de óxidos de ferro com propriedades características para serem aplicadas a lubrificantes. Para tanto, variou-se potência e tempo de síntese em três niveis, para avaliar suas influências nas propriedades físico-químicas das nanopartículas. A caracterização das nanopartículas foi realizada por DRX, MEV, MET, SAXS, UV-vis, FTIR e PPMS. Após a caracterização, foram selecionadas as nanopartículas que apresentassem morfologia com tendência esférica, que não sofreram oxidação após a síntese, resultando em fases mais estáveis do óxido de ferro. Após a aditivação destes óxidos em uma base lubrificante, avaliou-se o desempenho tribológico deste ferrofluido através de tribômetro esfera sobre disco na presença e ausência de um campo magnético fixo e constante. As análises tribológicas do aço e o desempenho do lubrificante foram realizados através do coeficiente de atrito e caracterização do desgaste do disco através do MEV. O processo de síntese das nanopartículas estudado se mostrou eficiente e mais rápido que as tradicionais, com características superparamagnéticas e tamanho de grão abaixo de 15 nm. Percebeu-se ainda a existência de uma correlação entre o tamanho de grão e tempo de síntese, e que estes nano-óxidos permaneceram estáveis à oxidação ao final do processo. O recobrimento e uso de dispersante permitiu obter soluções estáveis. As SPIONS (nanopartículas superparamagnéticas), como aditivos, tiveram bom comportamento antidesgaste e redutor do atrito, podendo ser comparadas a um lubrificante comercial, tendo resultados superiores quando o nanolubrificante é exposto a um campo magnético fixo.
Abstract: The obtaining of nanomaterials with specific properties for additivation of oil for industrial lubricant is still a challenge, but there are some expectations that may minimize tribological problems, which are primarily responsible for failures in equipment and machinery. The purpose of this thesis is to determine the optimal conditions for synthesis of these nanoparticles by microwaves, which generate nanoparticles of iron oxides with specific properties to be applied to lubricants. For this, power and time of synthesis were varied in 3 levels to evaluate their influence on the physicochemical properties of the nanoparticles. The characterization of the nanoparticles was performed by XRD, SEM, TEM, SAXS, UV-Vis, FTIR, VSM and PPMS. After characterization, the nanoparticles that presented morphology with a spherical tendency and which did not undergo oxidation after synthesis were selected, resulting in more stable phases of iron oxide. After the addition of these oxides in a lubricant base, it was evaluated the tribological performance of this ferrofluid through tribometer sphere on disk in the presence and absence of a fixed and constant magnetic field. The tribological analyzes of the steel and the performance evaluation of the lubricant were performed through wear characterization on the disc via SEM and considering the coefficient of friction during the tests, respectively. The nanoparticle synthesis process was more efficient and faster than traditional nanoparticles with superparamagnetic characteristics and grain size below 15 nm. It is further noticed the existence of a correlation between grain size and time syntheses. Also, the nano-oxides remained stable upon oxidation at the end of the process. The coating and the usage of dispersant resulted in stable solutions. SPIONS (superparamagnetic nanoparticles) as additives had anti-wear and friction-reducing behavior, although it varied with the type of sample, quantity of the additive and presence or absence of the magnetic field. Although some SPIONS presented as additives have good anti-wear and friction-reducing behavior, it can be compared to a commercial lubricant, having better superior results when the nanolubrifier is exposed to a fixed magnetic field.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24361
Appears in Collections:PPGEM - Doutorado em Engenharia Mecânica

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