A carregar...
Publicação
Task-Specific Ionic Liquids and Deep Eutectic Solvents for Lubrication Technology
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 13.28 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
It is estimated that around 23% of the world’s total energy consumption comes from tribological contacts, namely due to energy losses during the mechanical movements, which accentuated the need for more efficient lubrication. Lubricants have been used to lower friction and wear by separating the surfaces sliding in relative motion, increasing the energy efficiency and lifetime of mechanical components. It is of extreme importance that the used lubricants comply with the need for higher sustainability and, with that in mind, researchers all over the world are continuously in the search for new and improved ways of reducing friction and wear.
Ionic Liquids (ILs) are organic salts with low melting point (generally lower than 100 °C) that have attracted the research community due to their very interesting properties such as high chemical and thermal stability, high ionic conductivity, non-flammability, ease in dissolving organic, inorganic and polymeric materials and their tunability towards several applications through the combination of different cations and anions. Besides that, they have very low vapor pressures which makes them environmentally friendly materials. Ionic Liquids often have good performance in friction and wear reduction, by enhancing the tribofilm formation between different tribopairs, making them very promising alternative lubricants. However, they are very expensive to be used as pure lubricants. Viable alternatives are the use of ionic liquids as additives to a base oil or the use of Deep Eutectic Solvents (DESs), which are mixtures possessing a significant decrease on the melting temperature comparing to the original individual components. DESs have similar properties to ILs but can be less toxic, cheaper and easier to prepare, which makes them very interesting and promising lubricant candidates.
In this thesis, the use of different ionic liquids as additives and deep eutectic solvents as lubricants is proposed, with the goal of reducing friction and wear between moving parts, towards a more sustainable world. The most promising fluids can be applied in Nano and Micro electromechanical devices (NEMS/MEMS) which are made of silicon, and also in bearings of steel, which is one of the main materials used in industry.
Estima-se que ~23% da energia total consumida no mundo provem de contactos tribológicos, nomeadamente devido a perdas de energia durante movimentos mecânicos, o que acentua a necessidade de uma lubrificação mais eficiente. Os lubrificantes têm vindo a ser utilizados para reduzir o atrito e desgaste através da separação das superfícies deslizantes em movimento relativo, aumentando a eficiência energética e o tempo de vida dos componentes mecânicos. É de extrema importância que o uso de lubrificantes cumpra os critérios de uma maior sustentabilidade e, com isso em mente, os investigadores estão continuamente à procura de formas novas e melhoradas de reduzir o atrito e desgaste. Os Líquidos Iónicos são sais orgânicos com baixo ponto de fusão (geralmente abaixo de 100 °C) que têm vindo a atrair a atenção da comunidade científica devido às suas propriedades interessantes tais como elevada estabilidade química e térmica, elevada condutividade iónica, não inflamabilidade, facilidade em dissolver materiais orgânicos, inorgânicos e poliméricos e a sua capacidade de adequação para diferentes aplicações através da combinação de catiões e aniões diferentes. Além disso, apresentam uma pressão de vapor muito baixa, o que os torna materiais amigos do ambiente. Os líquidos iónicos têm frequentemente bom desempenho em termos de redução de atrito e desgaste, originando a formação de tribofilmes entre diferentes tribopares, o que os torna lubrificantes alternativos muito promissores. No entanto, o seu preço é demasiado alto para serem utilizados como lubrificantes puros. Algumas alternativas viáveis são o uso de líquidos iónicos como aditivos a um óleo base ou o uso de Solventes Eutéticos Profundos (em inglês Deep Eutectic Solvents, DESs), que são misturas cuja temperatura de fusão é muito menor do que as dos componentes individuais que lhes deram origem. Os DESs apresentam propriedades semelhantes às dos líquidos iónicos mas são menos tóxicos, mais baratos e mais fáceis de preparar, o que os torna muito interessantes como lubrificantes. Nesta tese, propõe-se a utilização de diferentes líquidos iónicos como aditivos e solventes eutéticos profundos como lubrificantes, com o objetivo de diminuir o atrito e desgaste entre superfícies com partes móveis, tendo em vista um mundo mais sustentável. Os fluídos mais promissores poderão ser utilizados em dispositivos Nano e Micro eletromecânicos (NEMS/MEMS) que são constituídos por silício, e também em rolamentos de aço, que é um dos principais materiais utilizados na indústria.
Estima-se que ~23% da energia total consumida no mundo provem de contactos tribológicos, nomeadamente devido a perdas de energia durante movimentos mecânicos, o que acentua a necessidade de uma lubrificação mais eficiente. Os lubrificantes têm vindo a ser utilizados para reduzir o atrito e desgaste através da separação das superfícies deslizantes em movimento relativo, aumentando a eficiência energética e o tempo de vida dos componentes mecânicos. É de extrema importância que o uso de lubrificantes cumpra os critérios de uma maior sustentabilidade e, com isso em mente, os investigadores estão continuamente à procura de formas novas e melhoradas de reduzir o atrito e desgaste. Os Líquidos Iónicos são sais orgânicos com baixo ponto de fusão (geralmente abaixo de 100 °C) que têm vindo a atrair a atenção da comunidade científica devido às suas propriedades interessantes tais como elevada estabilidade química e térmica, elevada condutividade iónica, não inflamabilidade, facilidade em dissolver materiais orgânicos, inorgânicos e poliméricos e a sua capacidade de adequação para diferentes aplicações através da combinação de catiões e aniões diferentes. Além disso, apresentam uma pressão de vapor muito baixa, o que os torna materiais amigos do ambiente. Os líquidos iónicos têm frequentemente bom desempenho em termos de redução de atrito e desgaste, originando a formação de tribofilmes entre diferentes tribopares, o que os torna lubrificantes alternativos muito promissores. No entanto, o seu preço é demasiado alto para serem utilizados como lubrificantes puros. Algumas alternativas viáveis são o uso de líquidos iónicos como aditivos a um óleo base ou o uso de Solventes Eutéticos Profundos (em inglês Deep Eutectic Solvents, DESs), que são misturas cuja temperatura de fusão é muito menor do que as dos componentes individuais que lhes deram origem. Os DESs apresentam propriedades semelhantes às dos líquidos iónicos mas são menos tóxicos, mais baratos e mais fáceis de preparar, o que os torna muito interessantes como lubrificantes. Nesta tese, propõe-se a utilização de diferentes líquidos iónicos como aditivos e solventes eutéticos profundos como lubrificantes, com o objetivo de diminuir o atrito e desgaste entre superfícies com partes móveis, tendo em vista um mundo mais sustentável. Os fluídos mais promissores poderão ser utilizados em dispositivos Nano e Micro eletromecânicos (NEMS/MEMS) que são constituídos por silício, e também em rolamentos de aço, que é um dos principais materiais utilizados na indústria.
Descrição
Palavras-chave
Ionic Liquids Deep Eutectic Solvents Friction Wear MEMS/NEMS