Резюме проекта «Кинетика жидкофазной сдвиговой эксфолиации графита в синтетических маслах»

 

Номер соглашения РФФИ: 19-38-90159 от 30.08.2019г.

Сроки выполнения проекта: 01.10.2019 - 30.09.2021

Размер гранта: 1 200 000 рублей

Цель проекта –получение теоретически обоснованных и экспериментально подтвержденных основных закономерностей процесса жидкофазной сдвиговой эксфолиации кристаллического графита в синтетическом масле и, на их основе, выработка рекомендаций для организации промышленного экологически безопасного производства модифицированного графеновыми нанопластинками синтетического масла и пластичных смазок с повышенными, не менее чем в 1,5 раза, трибологическими характеристиками..

 

Задачи проекта:

  1. Разработка методики проведения экспериментальных исследований кинетики процесса жидкофазной сдвиговой эксфолиации графита.
  2. Модернизация лабораторного роторного аппарата для проведения процесса с целью увеличения числа варьируемых параметров и расширения диапазонов их изменения.
  3. Совершенствование методики определения массовой концентрации графеновых нанопластинок в синтетических маслах в процессе эксфолиации.
  4. Разработка экспресс-метода определения концентрации графеновых нанопластинок в синтетическом масле на базе эффекта разной величины поглощения света частицами с разным числом графеновых слоев.
  5. Проведение процесса жидкофазной сдвиговой эксфолиации при постоянной концентрации графита в исходной суспензии и варьируемых геометрических и режимных параметрах роторного аппарата (диаметры ротора и статора, количество подвижных лопастей, скорость вращения ротора), с целью определения общих закономерностей процесса.
  6. Теоретический анализ результатов предварительных экспериментов, создание физической модели процесса свиговой эксфолиации, разработка математической модели на базе аппарата случайных марковских процессов, с целью минимизации последующих экспериментов.
  7. Идентификация параметров математической модели и проверка ее адекватности.
  8. Корректировки методики экспериментальных исследований.
  9. Проведение экспериментальных исследований с варьированием параметров, наиболее существенно влияющих на процесс эксфолиации, включая концентрацию графита в исходной суспенции.
  10. Анализ полученных результатов и теоретическое обоснование предельных значений концентраций графеновых наноструктур в масляной суспензии, при которых интенсивность процесса агломерации графеновых нанопластинок становится больше интенсивности их образования.
  11. Проверка теоретических предположений с использованием разных синтетических масел.
  12. Приготовление пластичных смазок на основе синтетических масел, модифицированных графеновыми нанопластинками.
  13. Экспериментальное определение трибологических характеристик модифицированных синтетических масел и пластичных смазок и сравнение их со стандартными образцами.
  14. Выработка рекомендаций по реализации полученных результатов в промышленных масштабах.

 

Ожидаемые по окончании проекта научные результаты

В результате выполнения проекта будут получены: теоретически обоснованные и экспериментально подтвержденные основные закономерности процесса жидкофазной сдвиговой эксфолиации кристаллического графита в синтетическом масле и, на их основе, выработаны рекомендации для организации промышленного экологически безопасного производства модифицированного графеновыми нанопластинками синтетического масла и пластичных смазок с повышенными, не менее чем в 1,5 раза, трибологическими характеристиками.

Содержание по 1 этапу: (проделано)

  • Разработана методика проведения экспериментальных исследований кинетики процесса жидкофазной сдвиговой эксфолиации графита.
  • Проведена модернизация лабораторного роторного аппарата для проведения процесса с целью увеличения числа варьируемых параметров и расширения диапазонов их изменения.
  • Усовершенствована методика определения массовой концентрации графеновых нанопластинок в синтетических маслах в процессе эксфолиации.
  • Разработан экспресс-метод определения концентрации графеновых нанопластинок в синтетическом масле на базе эффекта разной величины поглощения света частицами с разным числом графеновых слоев.
  • Проведены эксперименты по жидкофазной сдвиговой эксфолиации при постоянной концентрации графита в исходной суспензии и варьируемых геометрических и режимных параметрах роторного аппарата (диаметры ротора и статора, количество подвижных лопастей, скорость вращения ротора), с целью определения общих закономерностей процесса.
  • Подготовлена статья для публикации в «Вестник ТГТУ» (журнал входит в перечень ВАК. Статья принята к публикации).
  • Сделаны два доклада на Международной научно-практической конференции «Материаловедение, формообразующие технологии и оборудование 2020» (ICMSSTE 2020), 25-29 мая 2020, Ялта, Россия: доклад №067: Z. A.A. Alhilo, V. Pershin, A. Osipov «Kinetics of liquid-phase shear exfoliation of graphite in synthetic oils», доклад № 070 Z. A.A. Alhilo, G. Zhumagalieva, T. Pasko «Environmentally friendly technology for the modification of lubricants with graphene nanostructures» (https://icmsste.ru/index.php/ru/materialy-konferentsii/9-2020/23-zapisi-onlajn-konferentsii)

 

 

joomla hosting: by Simplweb