Nanopartículas de carbono como aditivos em óleo

Abstract

Nano-óleos consistem em alternativas promitentes para lubrificação de sistemas mecânicos, dada sua capacidade significativa de reduzir o atrito e o desgaste através da ação de nanopartículas que atuam como lubrificantes sólidos. Além disso, na literatura relata-se outro efeito positivo dos nano-óleos quando usadas partículas de alta dureza: a ação de nanopolimento, isto é, a redução controlada da rugosidade média das superfícies do par tribológico. Este efeito é eficiente por evitar o contato entre asperidades das superfícies em movimento relativo, além de diminuir a interação do óleo com as superfícies durante o regime de lubrificação hidrodinâmica. É raro conseguir combinar esses dois efeitos – o de lubrificação e o de nanopolimento – que por si só aumentam eficiência do sistema mecânico, pois para tais propriedades do nano-óleo, as partículas devem possuir características mecânicas um tanto quanto antagônicas entre si. No entanto, essa combinação parece possível diante da utilização de um material carbonáceo desenvolvido em atividades anteriores de estágio de iniciação científica. Este material, denominado carbono vítreo, apresentou alta dureza (2000HV), de forma com que a ação inicial de nanopolimento se tornaria possível. Após isso, diante das altas temperaturas do contato tribológico, espera-se que a grafitização aconteça, tornando possível a ação como lubrificante sólido. Assim, supõe-se possível reunir ambos os mecanismos para a produção de um nano-óleo de alta performance com características ainda não reportadas na literatura. A fim de avaliar as hipóteses levantadas acerca do comportamento tribológico de nano-óleos contendo partículas de carbono vítreo, este relatório reporta as atividades de síntese e caracterização realizadas sob o programa PIBIC 2021/2022 sob aspectos de avaliação de tamanho de partícula, estabilidade em óleo de compressores herméticos e avaliação do comportamento tribológico. Os resultados alcançados demonstraram a possibilidade obter partículas de tamanho submicrométrico e capazes de reduzir o coeficiente de atrito em relação ao sistema sem as partículas de carbono vítreo. São necessários, no entanto, desenvolver uma melhor estabilidade da suspensão para utilização do carbono vítreo como aditivo em óleos de baixa viscosidade voltados para compressores herméticos.