एयरोस्पेस में ठोस स्नेहक की भूमिका

ठोस स्नेहक एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में लंबे समय से आवश्यक हैं जहां पारंपरिक तरल स्नेहक विश्वसनीय रूप से प्रदर्शन नहीं कर सकते हैं। लैंडिंग गियर तंत्र, नियंत्रण सतह actuators, उपग्रह तैनाती प्रणाली, और इंजन बीयरिंग अत्यधिक तापमान, उच्च वैक्यूम, तीव्र विकिरण और निकट-शून्य गुरुत्वाकर्षण के तहत काम करते हैं। इन मांग वाले वातावरण में, ठोस स्नेहक-अक्सर पतली फिल्मों या कोटिंग्स के रूप में लागू होते हैं - आवश्यक घर्षण कमी को साबित करते हैं और वाष्पीकरण, लीकिंग या ठंड के बिना सुरक्षा पहनते हैं। ग्रेफाइट और मोलिब्डेनम डिसल्फाइड (MoS2) जैसे पारंपरिक ठोस स्नेहक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया गया है, लेकिन उनका उत्पादन और निपटान पर्यावरण लागत को कम करने के लिए विकल्प को कम कर सकता है - यहां तक कि प्रभाव को कम करने के लिए।

पर्यावरण Imperatives ड्राइविंग परिवर्तन

एयरोस्पेस उद्योग वैश्विक कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन के लगभग 2-3% के लिए जिम्मेदार है, लेकिन इसका पर्यावरणीय पदचिह्न ग्रीनहाउस गैसों से परे है। पारंपरिक स्नेहक विनिर्माण में ऊर्जा-गहन प्रक्रियाएं और विषाक्त सॉल्वैंट्स का उपयोग शामिल है। खर्च किए गए स्नेहक का निपटान मिट्टी और पानी को दूषित कर सकता है। जवाब में, यूरोपीय संघ के पहुंच कार्यक्रम और अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी जैसे नियामक निकायों ने खतरनाक पदार्थों पर प्रतिबंधों को कस दिया है। एयरोस्पेस निर्माताओं और ऑपरेटर निवेशकों और जनता से भी ग्रीनर आपूर्ति श्रृंखला को अपनाने के दबाव में हैं। पर्यावरण के अनुकूल ठोस स्नेहक अक्षय, जैव-विकिरण, या गैर विषैले फीडस्टॉक्स का उपयोग करके इन चिंताओं को संबोधित करते हैं, और लंबे समय तक चलने वाले घटक द्वारा।

इको-फ्रेंडली सॉलिड लुब्रिकेंट में प्रमुख नवाचार

हाल के शोध में कई सफलताएं पैदा हुई हैं जो उच्च-अनुच्छेद एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए टिकाऊ ठोस स्नेहक को व्यवहार्य बनाते हैं। ये नवाचार नैनोमटेरियल्स, बहुलक सम्मिश्र और जैव-व्युत्पन्न योजकों को फैलाते हैं।

नैनो संरचित सामग्री

नैनोमटेरियल्स के निगमन ने नाटकीय रूप से ठोस स्नेहक के प्रदर्शन में सुधार किया है। उदाहरण के लिए, ग्राफेन असाधारण यांत्रिक शक्ति, थर्मल चालकता और स्वयं-स्नेहन गुण प्रदान करता है। जब पतली फिल्मों या बहुलक matrices में शामिल किया गया, तो ग्राफीन 0.05 से नीचे घर्षण गुणांक को कम कर देता है और हजारों चक्रों पर प्रतिरोध करता है। इसकी नैनोसंरचनात्मक ग्रीन कोटिंग में मोलिब्डेनम डिसल्फराइड (MoS2) ने काफी हद तक विस्तार किया है।

बाइओडिग्रेड्डबल कम्पोजिट

एक और आशाजनक एवेन्यू जैव अवक्रमित पॉलिमर और प्राकृतिक स्नेहक एजेंटों से बने समग्र ठोस स्नेहक का विकास है। पॉलीहाइड्रॉक्सीलैकनोएट (PHA), पॉलीलाइकिक एसिड (PLA), और सेलूलोज़ नैनोक्रिस्टल मैटरिस के रूप में काम करते हैं जिन्हें जस्ता ऑक्साइड, सिलिका या पौधे से प्राप्त तेलों जैसे भरावों के साथ जोड़ा जा सकता है। ये सम्मिश्र औद्योगिक खाद की स्थिति के तहत टूट जाते हैं, न्यूनतम अवशेष छोड़ते हैं। इन परीक्षणों में, PHA आधारित सम्मिश्रों ने ग्राफीन नैनोप्लेटलेट्स से भरी हुई है, जिसमें जैव अवधारणता को बनाए रखने के दौरान शुद्ध PHA की तुलना में 40% की दर दिखाई देती है।

जैव आधारित योजक

अक्षय स्रोतों से प्राप्त योजक ठोस और अर्ध ठोस स्नेहक दोनों के प्रदर्शन को बढ़ा रहे हैं। Epoxidized सोयाबीन तेल, अरंडी तेल डेरिवेटिव, और फैटी एसिड एस्टर को रासायनिक रूप से धातु सतहों पर सीमा-स्नेहन फिल्मों के निर्माण में संशोधित किया जा सकता है। जब ठोस स्नेहक बाइंडरों या सतह पूर्व उपचार additives के रूप में इस्तेमाल किया जाता है, तो इन जैव आधारित योजक आसंजन को बेहतर बनाते हैं और घर्षण को कम करते हैं। उदाहरण के लिए, हाल के अध्ययन में प्रकाशित किया गया ]Tribology International] का प्रदर्शन किया गया है कि सोयाबीन तेल आधारित योजक के साथ MoS2 की एक संकर कोटिंग 25% से कम घर्षण और 60 ° कम जैव-विषक्रामक कार्य के दौरान जीवन को कम करने योग्य है।

चरम स्थितियों के तहत प्रदर्शन विशेषताओं

एयरोस्पेस स्नेहक को उन वातावरणों में मज़बूत रूप से कार्य करना चाहिए जो सामग्रियों को अपनी सीमाओं तक धक्का देते हैं। पर्यावरण के अनुकूल ठोस स्नेहक वैक्यूम प्रदर्शन, विकिरण प्रतिरोध, थर्मल साइकिल चलाना और भार क्षमता के लिए परीक्षण किया गया है। नैनो संरचित ग्राफीन कोटिंग्स, उदाहरण के लिए, वैक्यूम के तहत लापरवाही आउटगेजिंग प्रदर्शित करते हैं, उन्हें ऑप्टिकल उपकरणों और सील तंत्र के लिए उपयुक्त बनाती है जहां प्रदूषण से बचना चाहिए। सिरेमिक नैनोकणों के साथ प्रबलित बायोडिग्रेडेबल कंपोजिट्स को 200 °C और -150 °C चक्रों के संपर्क में रखने के बाद संरचनात्मक अखंडता बनाए रखते हैं।

एयरोस्पेस लाइफसाइकल के पार लाभ

पर्यावरण के अनुकूल ठोस स्नेहक को अपनाने से प्रत्यक्ष पर्यावरणीय प्रभाव से परे लाभ मिलता है।

  • Reduced Production Footprint: कई पर्यावरण के अनुकूल स्नेहक को अस्थिर कार्बनिक सॉल्वैंट्स, ऊर्जा उपयोग और अपशिष्ट काटने के बजाय पानी आधारित प्रक्रियाओं का उपयोग करके संश्लेषित किया जा सकता है।
  • लंबे घटक जीवन: उन्नत नैनोसंरचनात्मक कोटिंग पहनने को कम करती है, रखरखाव अंतराल को बढ़ाती है और आंशिक प्रतिस्थापन की आवृत्ति को कम करती है। यह विमान के या उपग्रह के सेवा जीवन पर स्वामित्व की कुल लागत को कम करती है।
  • ]Simplified Disposal: Biodegradable स्नेहक को खादी या सुरक्षित रूप से cinerated किया जा सकता है, खतरनाक अपशिष्ट धाराओं से बचने और दूषित रागों, विलायक स्नान, और खर्च किए गए कोटिंग्स से जुड़े दायित्व से बचने के लिए।
  • ]Regulatory अनुपालन: उन सामग्रियों का उपयोग करना जो पहुंच, RoHS और EPA मानकों को पूरा करते हैं, प्रमाणन समयरेखा को कम करते हैं और कानूनी जोखिम को कम करते हैं। कुछ एयरोस्पेस प्राइमों को पहले से ही कुछ विषाक्त पदार्थों को खत्म करने के लिए आपूर्तिकर्ताओं की आवश्यकता होती है, और पर्यावरण के अनुकूल स्नेहक अनुपालन के लिए एक तैयार पथ प्रदान करते हैं (U.S. ऊर्जा विभाग - ठोस स्नेहक)]]].
  • ]वर्धित सुरक्षा: गैर विषैले योगों रखरखाव कर्मियों के लिए खतरा कम जो आवेदन और हटाने के दौरान स्नेहक संभाल.

नियामक और प्रमाणन लैंडस्केप

एयरोस्पेस सेवा में एक नए स्नेहक को लाना में कठोर परीक्षण और प्रमाणन शामिल है। एसएई इंटरनेशनल, एएसटीएम और स्पेस स्टैंडर्डाइजेशन (ECSS) के लिए यूरोपीय सहयोग घर्षण, पहनने, थर्मल स्थिरता, आउटगासिंग और जंग संरक्षण के लिए मानक परीक्षण विधियों को परिभाषित करते हैं। पारिस्थितिकी के अनुकूल ठोस स्नेहक इन समान प्रदर्शन थ्रेसहोल्ड्स को पूरा करना चाहिए। प्रक्रिया वर्षों तक ले सकती है, लेकिन इको-लुब्रिकेंट रिसर्च ग्रुप जैसे उद्योग संघ को भौतिक गुणों के साझा डेटाबेस और त्वरित परीक्षण प्रोटोकॉल बनाने के द्वारा योग्यता को सुव्यवस्थित करने के लिए काम कर रहे हैं। उल्लेखनीय रूप से, कई पर्यावरण-अनुकूल योगों को पहले से ही माध्यमिक प्रणालियों (जैसे, लिचक्रेटिक उड़ान) में उपयोग के लिए स्वीकृति प्राप्त हुई है।

चुनौतियां और चल रही अनुसंधान

तेजी से प्रगति के बावजूद, चुनौतियों का अस्तित्व है। पारिस्थितिकी के अनुकूल सामग्रियों में अक्सर सिंथेटिक बेंचमार्क की तुलना में कम थर्मल स्थिरता होती है - उदाहरण के लिए, कई जैव आधारित योजक 250 °C से ऊपर विघटित होने लगते हैं, जो जेट इंजन या फिर प्रवेश सतहों के पास उनके उपयोग को सीमित करते हैं। आर्द्रता संवेदनशीलता कुछ जैव अवगत योगों को भी प्रभावित करती है, जिससे सूजन होती है जो सटीक तंत्रों में निकासी को बदल सकती है। शोधकर्ता इन मुद्दों को हाइब्रिड दृष्टिकोणों के माध्यम से संबोधित कर रहे हैं: आंतरिक नैनोपार्टिकल्स के साथ पर्यावरण के अनुकूल बाइंडरों का संयोजन जो थर्मल प्रतिरोध और सीलिंग परतों को बेहतर बना सकते हैं जो नमी प्रवेश को अवरुद्ध करते हैं।

भविष्य Outlook और उद्योग सहयोग

एयरोस्पेस में पर्यावरण के अनुकूल ठोस स्नेहक को अपनाने से प्रदर्शन डेटा संचित और नियामक दबावों में तेजी आएगी। विश्वविद्यालयों, राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं और उद्योग के खिलाड़ियों जैसे बोइंग की सस्टेनेबल फ्लाइट इनिशिएटिव और एयरबस के इकोडिजाइन प्रोग्राम - फंडिंग लागू अनुसंधान और फील्ड टेस्टिंग। यूरोपीय संघ के क्षितिज यूरोप कार्यक्रम में विमानन में ग्रीन ट्राइबोलॉजी के लिए लक्षित कॉल शामिल हैं। इस बीच स्टार्टअप उपन्यास फॉर्मूलेशन का व्यावसायीकरण कर रहे हैं और अनुबंध परीक्षण सेवाओं की पेशकश कर रहे हैं ताकि छोटे आपूर्तिकर्ताओं के लिए बाधा कम हो सके। अगले दशक के भीतर, पर्यावरण के अनुकूल ठोस स्नेहक कई गैर-महत्वपूर्ण एयरोस्पेस घटकों पर मानक बनने की उम्मीद कर रहे हैं, और आगे के साथ एयरोस्पेस इंजीनियरिंग की संभावना अधिक है।