Grön syntes av 2D grafen nanokomposit för miljövänliga smörjmedel

Sammanfattning 

Friktion och slitage är de främsta orsakerna till energiförluster och mekaniska fel. Ungefär 1/3 av primärenergin härrör från friktionsförbrukning och nästan 1/2 av kraften hos transportutrustning förbrukas i friktion. Speciellt beror cirka 4/5 av mekaniska fel huvudsakligen på utslitna maskiner. Smörjning är det mest effektiva sättet att kontrollera friktion och slitage, vilket är av stor betydelse för energibesparing, utsläppsminskning och miljöskydd.

Den globala marknaden har en möjlighet till försäljningsefterfrågan på minst 5 miljarder USD för smörjtillsatser. Om endast 1% av marknadsandelen erhålls kan försäljningskvoten nå 0,5 miljarder dollar/år. Men traditionella smörjmedel innehåller vanligtvis giftiga organiska föreningar och icke biologiskt nedbrytbara tillsatser, som inte kan möta Sveriges utvecklingsbehov.

Målet med detta förslag är att utveckla miljövänliga högpresterande 2D-grafenbaserade smörjmedel för friktion och slitageminskning i svenska maskiner. In situ grön syntesmetod av 2D grafen/partikel nanokomposit kommer att uppnås genom att använda grafenoxidföroreningarna från Mn2+ joner. De miljövänliga, högeffektiva grafenbaserade smörjmedlen kommer att produceras inom ett brett temperaturområde och appliceras på den norra delen av svensk industri.

Detta förslag kommer att utveckla nya grafenbaserade smörjmedel med högeffektiva tribologiska egenskaper, och kommer att hitta hållbara smörjlösningar för både miljöskyddande och energibesparande utmaningar. Följaktligen har detta förslag potential att bidra till FN:s globala mål nummer 9: Hållbar industri, innovationer och infrastruktur. 

Abstract in English

Green synthesis of 2D graphene nanocomposite for eco-friendly lubricants

Summary

Friction and wear are the main causes of energy loss and mechanical failure. Approximately 1/3 of the primary energy originates from friction consumption, and nearly 1/2 of the power of transportation equipment is consumed in friction. Especially, about 4/5 of mechanical failure mainly results from worn-out machineries. Lubrication is the most effective way to control friction and wear, which is of great significance for energy conservation, emission reduction, and environmental protection.

The global market has a sales demand opportunity of at least $5 billion for lubricating additives. If only 1% of the market share is obtained, the sales quota can reach $0.5 billion/year. However, traditional lubricants usually contain inherently toxic organic compounds and nonbiodegradable additives, which cannot meet the development needs of Sweden.

The objective of this proposal is to develop eco-friendly high-performance 2D graphene-based lubricants for friction and wear reduction in Swedish machineries. In situ green synthesis method of 2D graphene/particle nanocomposite will be achieved via utilizing the graphene oxide impurities of Mn2+ ions. The eco-friendly, high-efficient graphene-based lubricants will be produced within wide temperature range and be applied in the northern parts of Swedish industry.

This proposal will develop novel graphene-based lubricants with high-efficient tribological properties, and will find the sustainable lubrication solutions to both environment-protecting and energy-saving challenges. Accordingly, this proposal has the potential to contribute to Sustainable Development Goal 9: Sustainable industry, innovations and infrastructure.

Utlysning:
Samverkan för kommersiella tillämpningar av grafen – våren 2023

Projektpartners: Luleå tekniska universitet, Sustainalube

Projektledare: Jun Zhao

Projektform: Genomförbarhetsstudie

Bidrag: 300 000 kr

Projektets löptid: Augusti 2023 - april 2024

Relaterade styrkeområden: