Título :	Síntesis y adición de nanopartículas metálicas a lubricantes de automóviles para modificar las propiedades tribológicas y fisicoquímicas
Autor(es):	Miguel Serrano Romero
Palabras clave:	nanopartículas tribología lubricantes metales nanoparticles tribology lubricants metals
Área:	INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
Fecha de publicación :	mar-2019
Facultad:	Facultad de Ingeniería
Programa académico:	Ingeniería en Nanotecnología
Resumen:	Los motores de combustión interna empleados en la industria automotriz se fundamentan en sistemas de ignición que incrementan la temperatura, afectando las propiedades fisicoquímicas de los lubricantes utilizados que a su vez aumenta el desgaste del material debido a la fricción mecánica de los componentes del motor. La tribología estudia fenómenos de fricción, desgaste y lubricación de dos superficies en contacto y en movimiento relativo. Las propiedades de los materiales sintetizados a escalas nanométricas actúan de distinta manera que los materiales en bulto, se han reportado cuatro mecanismos de nanolubricación: nanoesferas rotatorias, la formación de tribopelículas como resultado de reacciones triboquímicas, efecto reparador debido al tamaño mínimo, y pulido. El método de síntesis de nanopartículas de Níquel, Zinc, Molibdeno, Aluminio y Cobre, parte de la obtención por medio de reducción química: Solvente, Precursor metálico, Hidrólisis y Agente reductor. Las nanopartículas de Cobre y Zinc en polvo se observaron a través del Microscopio Electrónico de Transmisión JEOL-JEM 2000FX. Se determinó el tamaño de partícula a través del software “ImageJ”. Las nanopartículas metálicas en suspensión de los metales Níquel, Molibdeno y Zinc se caracterizaron mediante Espectrofotometría UV-VIS. Se adicionaron las nanopartículas sintetizadas en 3, 5 y 10%p/p a los lubricantes y caracterización de sus propiedades fisicoquímicas (densidad relativa y viscosidad) y tribológicas mediante la técnica Timken OK midiendo la fuerza necesaria para detener el sistema. Se obtuvieron nanopartículas predominantemente esféricas, entre gránulos amorfos de mayor tamaño. Las nanopartículas de Zinc obtenidas tendieron a agruparse; presentaron formas esféricas más uniformes que las nanopartículas de Cobre, cuyo tamaño promedio de partícula de Zinc fue de 18.733 nm y de 37.730 nm para las partículas de cobre. Los datos obtenidos de las pruebas fisicoquímicas y de la prueba tribológica mostraron valores óptimos y relevantes para reforzar las ventajas del uso de nanopartículas metálicas como aditivos de los lubricantes de automóviles. Se puede observar que la fuerza máxima aplicada de cada uno de los aceites modificados en la prueba Timken OK, es mayor que los valores registrados por los aceites puros. La muestra con mejores resultados obtenidos fue la de aceite modificado con nanopartículas de Níquel en suspensión al 10%, con un valor de fuerza aplicada de 83.75 N, siendo una mejora del 43% con respecto al aceite puro. Las modificaciones obtenidas como resultado de la adición de nanopartículas metálicas a los lubricantes de automóviles fueron en todo caso favorables. Las propiedades fisicoquímicas varían con el metal utilizado, teniendo ganancia con ciertas muestras. The internal combustion engines used in the automotive industry are based on ignition systems that increase the temperature, affecting the physicochemical properties of the lubricants used, which in turn increases the wear of the material due to the mechanical friction of the engine components. Tribology studies phenomena of friction, wear and lubrication of two surfaces in contact and in relative motion. The properties of materials synthesized at nanometric scales act differently than materials in bulk, mainly four nanolubrication mechanisms have been reported: rotating nanospheres, the formation of tribofilms as a result of tribochemical reactions, reparative effect due to the minimum size, and polishing. The synthesis of the metallic nanoparticles was carried out with validated methods. The nanoparticle synthesis method of Nickel, Zinc, Molybdenum, Aluminum and Copper, part of the obtaining by means of chemical reduction: Solvent, Metallic Precursor, Hydrolysis and Reducing Agent. Copper and Zinc powder nanoparticles were observed through the Transmission Electron Microscope JEOL-JEM 2000FX. The particle size was determined through the software ""ImageJ"". The metallic nanoparticles in suspension of the metals Nickel, Molybdenum and Zinc were characterized by UV-VIS Spectrophotometry. The nanoparticles synthesized in 3, 5 and 10wt% were added to the lubricants and their physicochemical (relative density and viscosity) and tribological properties were characterized using the Timken OK technique, measuring the necessary force to stop the system. Predominantly spherical nanoparticles were obtained between larger amorphous granules. Zinc nanoparticles obtained tended to agglomerate and presented more uniform spherical shapes than copper nanoparticles, whose average Zinc particle size was 18,733 nm and 37,730 nm for copper particles. The data obtained from the physicochemical tests and the tribological test showed optimal and relevant values ​​to reinforce the advantages of metallic nanoparticles as additives of automotive lubricants. It can be seen that the maximum applied force of each of modified oils in the Timken OK test is greater than the values ​​registered by pure oils. The sample with the best results obtained was modified oil with nickel nanoparticles in suspension at 10%, with an applied force value of 83.75 N, being an improvement of 43% compared to pure oil. The modifications obtained as a result of the addition of metallic nanoparticles to automotive lubricants were in any case favorable. The physicochemical properties vary with the metal used, having gain with certain samples.
URI:	http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/1516
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