Impact of ionic liquid admixture on electrorheological and tribological properties of a hydrocarbon lubricating oil

• Autorzy: Kałdoński Tomasz Jan , Juda Jarosław , Kałdoński Tadeusz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.3939

Warianty tytułu

PL

Wpływ domieszki cieczy jonowych na właściwości elektroreologiczne i tribologiczne węglowodorowego oleju smarującego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article describes, the relationship between the generated and fading electrorheological effect and tribological properties of hydrocarbon lubricating oils containing ionic liquid admixture. Two quasi-homogeneous mixtures were obtained as a result of miscibility tests: 1) the GP1 silicon damping oil containning ionic liquid CJ001, i.e. 1-methyl-3-octyloxymethylimidazolium tetrafluoroborate and 2) the PAO6 base polyalphaolefin oil containing ionic liquid CJ008, i.e. trihexyltetradecylphoshonium bis-(tri-fluoromethylsulfonyl)imide. The conducted ER tests revealed differences between the electrorheological properties of the two mixtures. After increasing the electric field strength to E = 0.3 kV·mm^-1 the ER effect of both mixtures disappeared. For these mixtures tribological tests were carried out on a four ball apparatus. The lubricity parameters of the tested ionic liquids are much better than base oils and the oil mixtures with ionic liquids also showed better lubricating properties than their base oils.

PL

W artykule opisano zależność pomiędzy generowanym i zanikającym efektem elektroreologicznym (ER) i właściwościami tribologicznymi węglowodorowych olejów smarujących zawierających domieszkę cieczy jonowej. W rezultacie prób mieszania uzyskano dwie quasi-homogeniczne mieszaniny: 1) silikonowy olej tłumiący GP1 zawierający ciecz jonową CJ001, tj. 1-metylo-3-octyloksymetyloimidazoliowy tetrafluoroboran oraz 2) bazowy olej polialfaolefinowy PAO6 zawierający ciecz jonową CJ008, tj. triheksylotetradecylofosfoniowy bis(trifluorometylosulfonylo)imid. Przeprowadzone badania ER wykazały, że obie mieszaniny wykazały różne elektroreologiczne charakterystyki. Po zwiększeniu natężenia pola elektrycznego do wartości E = 0.3 kV·mm^-1 efekt ER obu mieszanin zanikał. Tribologiczne testy dla tych mieszanin przeprowadzono na aparacie czterokulowym. Parametry smarnościowe zbadanych cieczy jonowych są dużo lepsze aniżeli oleje bazowe, a mieszaniny z cieczami jonowymi wykazały także lepsze właściwości smarujące aniżeli ich oleje bazowe.

Słowa kluczowe

EN

lubricating oils; ionic liquids; electrorheological effect; lubricity

PL

ciecze smarujące; ciecze jonowe; efekt elektroreologiczny; smarność

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 4
• Strony: 15--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Kałdoński Tomasz Jan

• Military University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, 00-908 Warsaw, Gen. Sylwestra Kaliskiego 2 Street, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-3780-7604

autor

Juda Jarosław

• The General Staff of the Polish Armed Forces, Warsaw, Poland

autor

Kałdoński Tadeusz

• Military University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, 00-908 Warsaw, Gen. Sylwestra Kaliskiego 2 Street, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-6483-3739

Bibliografia

• 1. Kałdoński T.J.: Research and evaluation alkoxymethylimidazolium ionic liquids as new lubricants for the steel tribological nodes, Ph.D. dissertation, Faculty of Mech. Eng., Mil. Univ. of Tech., December 2012, Warsaw, Poland (in Polish).
• 2. Kałdoński T.J.: Research on alkiloimidazolium ionic liquids as new lubricants for the steel tribological nodes, ISBN: 978-83-7938-094-7, Publishing: Mil. Univ. of Tech., Warsaw, Poland, 2016 (in English).
• 3. Bermudez M.D., Jimenez A.E., Sanes J., Carrion F.J.: Ionic liquids as Advanced Lubricant Fluids, Molecules, DOI: 10.3390/molecules14082888, vol. 14, 2009, pp. 2888–2908.
• 4. Qu J.J., Truhan J., Dai S., Luo H., Blau P.J.: Ionic liquids with ammonium cations as lubricants or additives, Tribology Letters, DOI: https://doi.org/10.1007/s11249-006-9081-0, vol. 22, 2006, pp. 207–214.
• 5. Kałdoński T.J.: Ionic Liquids – perspective Lubricating Oils, Publishing, Mil. Univ. of Tech., ISBN: 978-83-7938-002-2, Warsaw, Poland, 2014 (in polish).
• 6. Hagivara R., Ito V.: Room temperature ionic liquids of alkylimidazolium cations and fluorin anions, Journal of Fluorine Chemistry, DOI: 10.1016/S0022-1139(99) 00267-5, vol. 105, 2000, pp. 221–227.
• 7. Qu J., Blau P.J., Dai S., Luo H., Mayer H.M.: Ionic liquids as novel lubricants and additives for Diesel engine applications, Tribology Letters, DOI: https://doi. org/10.1007/s11249-009-9447-1, vol. 35, 2009, pp. 181–189.
• 8. Jimenez A.E., Bermudes M.D., Jglesias P., Carrion F.J., Martines-Nicolas G.: 1-N-alkyl-3-methylimidazolium ionic liquids as neat lubricants additives steel-aluminium contacts, Wear, DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2005.04.016 vol. 260, 2006, pp. 766–782.
• 9. Juda J.: Experimental studies electrorheological properties of lubricating oils containing ionic liquids, Ph. D. dissertation, Faculty of Mech. Eng., Mil. Univ. of Tech., December 2022, Warsaw, Poland (in Polish).
• 10. Kałdoński T.J., Juda J., Wychowański P., Kałdoński T.: Hydrocarbon lubricating oil with admixture of ionic liquid as electrorheological medium, Materials (MDPI), DOI: https://doi.org/10.3390/ma160 10330, published 29.12.2022, vol. 16, issue 1, Basel, Switzerland.
• 11. Kałdoński T. (Ed.): Final report on the implementation of the R&D project No OR00002404: Development, research and preparation for implementation in military technology of new generation porous sliding bearings with increased load capacity, impregnated with ecological lubricants containing selected surfactants, including ionic liquids, Mil. Univ. of Tech., Warsaw, Poland 2012 (in Polish).
• 12. Nakamura T., Saga N., Nakazawa M.: Variable viscous control of a homogeneous ER fluid device considering its dynamic characteristics, Mechatronics, DOI:10.1016/S0957-4158(02)00095-8, vol. 14 2004, pp. 55–68.
• 13. Gurka M., Johnston L., Petricevic R.: New electrorheological fluids characteristics and implementation in industrial and mobile applications, Journal of Intelligent Material Systems Structures, DOI: https://doi.org/10.1177/1045389X09357974, vol. 21, Issue 15, 2010, pp. 1531–1535.
• 14. Seo A.: A new yield stress scaling function for electrorheological fluids, Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics, DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnnfm.2010.11.010, vol. 166, Issue 3-4, 2011, pp. 241–243.
• 15. Holbrey J.D., Rogers R.D.: Physicochemical Properties of Ionic Liquids: Melting Points and Phase. In book: Wassercheid P. Welton T. (Eds): Ionic Liquids in Synthesis. 2ed editon, ISBN: 978-3-527-31 239-9, Willey-VGH Verlags GmbH & Co. kGaA, Weinheim 2008, pp. 57–72.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).