宇宙空間における固体潤滑剤の役割

固体潤滑剤は、従来の液体潤滑剤が確実に実行できない航空宇宙用途で長い間不可欠です。 着陸装置、制御表面アクチュエータ、衛星導入システム、エンジンベアリングなどのコンポーネントは、極端な温度、高真空、激しい放射線、およびほぼゼロ重力の下で動作します。 これらの要求の厳しい環境では、固体潤滑剤は、薄膜やコーティングとして適用され、蒸発、漏れ、または代替材料を削減することなく、必要な摩擦削減と摩耗保護が向上します。 これらは、これらの要求の厳しい環境、および耐衝撃性を低減するだけでなく、従来の腐食性を低減するだけでなく、従来の材料を低減することができます。

環境変化の推進

大気圏産業は、大体23%の世界的な二酸化炭素排出量を占めていますが、環境フットプリントは温室効果ガスを超えて伸びています。 慣習的な潤滑剤の製造には、エネルギー集中的なプロセスと毒性溶剤の使用が含まれます。 支出潤滑剤の処分は、土壌と水を汚染することができます。 応答では、欧州連合のREACHプログラムおよび米国などの規制機関。 環境保護庁は、有害物質に対する制限を緩和しました。 航空宇宙メーカーおよびこれらは、再生可能エネルギーの発生および廃棄物の発生を防止するために使用されます。 これらは、これらの廃棄物の発生を防止し、廃棄物を防止するために使用されます。

エコフレンドリーソリッド潤滑剤における重要なイノベーション

近年、高域の航空宇宙用途に有効で、持続可能な固体潤滑剤を作る画期的な研究が数多く行われています。これらのイノベーションは、ナノ材料、ポリマー複合材料、およびバイオ由来の添加剤に及ぶ。

ナノ構造材料

ナノマテリアルの従来の組み込まれたこの性能は、固体潤滑剤の性能が飛躍的に向上しました。グラフェンは、例えば、卓越した機械的強度、熱伝導性、および自己潤滑特性を提供します。薄膜やポリマーのマトリックスに組み込まれたとき、グラフェンは0.05以下の摩擦係数を減らし、数千サイクル以上の摩耗を抵抗します。ナノシートやナノチューブなどのナノ構造のモリブデン溶解(MoS2)は、ナノシートやナノチューブなどの優れた耐荷重を低減します。この材料は、温度範囲を低減し、より広範囲に及ぼす。

生分解性複合材

もう一つの有望なアベニューは、生分解性ポリマーと天然潤滑剤から作られた複合固体潤滑剤の開発です。 ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)、ポリ乳酸(PLA)、およびセルロースナノクライスタルは、酸化亜鉛、無水ケイ酸、または植物由来油などのフィラーと組み合わせることができるマトリックスとして機能します。 これらの複合材料は、産業堆肥化条件下で分解し、残留物を残します。 溶融剤は、溶融剤を含有するが、早期に使用されます。 [F]

バイオベース添加剤

再生可能源から得られる添加物は、固体および半固体潤滑油の性能を高めることです。 Epoxidized大豆油、足車オイルの派生物および脂肪酸エステルは、金属表面上の境界潤滑フィルムを形成するために化学的に変更することができます。 固体潤滑油の結合剤で使用した場合または表面の前処理として使用される場合、これらのバイオベースの添加剤は付着を改善し、摩擦を減らすことができます。 例えば、最近の研究は[FLT]で公表された[FLT]: そのような物は、このような摩擦および非溶着剤の分解性を低減します。

極端な条件下でのパフォーマンス特性

大気空間潤滑剤は、材料を限界に押し込む環境で確実に機能しなければなりません。 環境に優しい固体潤滑剤は、真空性能、放射線抵抗、熱循環、および負荷容量のためにテストされています。 ナノ構造のグラフェンコーティングは、例えば、真空下で無視できない排ガスを展示し、それらに光学機器や汚染が回避しなければならないシールされた機構に適しています。 セラミックナノ粒子と強化されたバイオ分解性複合材料は、200 °Cの代替材料および温度調節の代替材料に比べ、および温度調節された材料の代替材料を観察した後、構造の完全性を維持します。

宇宙空間のライフサイクル全体での利点

環境に優しい固体潤滑油の収穫の採用は直接環境の影響を越えて利点を収穫します。

  • 生成フットプリント:] 多種のエコフレンドリーな潤滑剤は、揮発性有機溶剤ではなく、水系プロセスを使用して合成することができます。エネルギー使用と廃棄物を切断します。
  • [より長い構成寿命:[]]] 高度なナノ構造コーティングは、摩耗を減らし、メンテナンス間隔を拡張し、部分の交換の頻度を削減します。 これは、航空機や衛星の耐用年数上の所有権の総コストを下げます。
  • 簡易処分:]] 生分解性潤滑剤は、有害廃棄物の流出や汚染された雑草、溶媒浴、および使用したコーティングに関連する責任を回避、堆肥化または安全に焼却することができます。
  • 規制コンプライアンス:]]REACH、RoHS、EPA規格を満たす材料を使用して、認証の適時性を短縮し、法的リスクを削減します。 一部の航空宇宙のプライムは、すでに特定の有毒物質を排除するためにサプライヤーを必要とし、環境に優しい潤滑剤は、コンプライアンスへの準備されたパスを提供します](エネルギーのU.S.S.部門 - 固体潤滑剤)。
  • 強化安全:]] 毒性のない処方は、アプリケーションと除去中に潤滑剤を処理するメンテナンス担当者のための危険性を低下させます。

規制と認定風景

大気圏サービスに新たな潤滑剤を持込むには、厳しい試験と認証が含まれます。SAE International、ASTM、およびSpace Standardization(ECSS)の欧州協力機関は、摩擦、摩耗、熱安定性、ガス供給、腐食防止のための標準的な試験方法を定義しています。環境に優しい固体潤滑剤は、これらの同じ性能のしきい値を満たしなければなりません。プロセスは、エコルブリック剤のような業界コンソーシアは、すでに認定された材料を加速するために、グループが認定されています。

課題と課題の解決

急速な進歩にもかかわらず、課題は残ります。 環境に優しい材料は、多くの場合、合成ベンチマークよりも低い熱安定性を持っています。例えば、多くのバイオベースの添加剤は、250 °Cを超える分解し始め、ジェットエンジンや再入国面の近くでの使用を制限します。 湿度感度は、いくつかの生分解性複合体にも影響し、精密なメカニズムでクリアランスを変更できる。 研究者は、ハイブリッドアプローチを介してこれらの問題に対処する: 環境に優しい潤滑剤と液体の閉塞剤の比較は、より低濃度の耐衝撃性が向上する。 [F] 液体の分解性が、より低い[F] 液体の分解性を低減する。

未来の展望と産業のコラボレーション

大気圏における環境にやさしい固体潤滑剤の採用は、性能データが蓄積し、規制圧力が強化されるように加速します。 大学、国立研究所、および業界プレーヤー間のパートナーシップ(ボーイングの持続可能なフライトイニシアチブやエアバスのエコデザインプログラムなど)は、資金適用された研究とフィールドテストです。 欧州連合のHorizon Europeプログラムは、航空におけるグリーンの部族のための標的呼び出しを含みます。 一方、新興企業が新しい製剤を商用化し、次のレベルの要件を満たすことは、高負荷性能が期待されると、高負荷性能が高まり、高負荷の低減に期待される可能性が高いでしょう。