Догадина Лейсан Мансуровна Начальник отдела перспективного развития ГК «Миррико»

Как известно из многочисленных научных публикаций, халькогенидные соединения переходных металлов (например, W, Mo и др.) в наноразмерном состоянии формируют слоистую структуру типа «графит» [1–3]. Открытые еще в 1985 году, такие материалы получили название «неорганические фуллереноподобные структуры». Благодаря замкнутому строению эти многослойные шарообразные частицы обладают повышенной теплоустойчивостью и способны выдерживать высокие давления (рис. 1).

Активное развитие нанотехнологий и последние исследования наноразмерных частиц дисульфида вольфрама открыли новые возможности по их применению. Так, еще до недавнего времени основной проблемой широкого применения наноразмерных частиц дисульфида вольфрама было отсутствие возможности получения их в промышленных масштабах. Однако группе израильских ученных из компании NIS Global удалось произвести чрезвычайно однородные и симметрические сферические структуры дисульфида вольфрама с полым ядром и 20–100 концентрическими слоями диаметром 30–70 нм и наладить их промышленное производство. Продукт получил название Atren LUB WS2. На российском рынке и рынках стран СНГ его представляет ГК «Миррико», которой принадлежит доля в NIS Global.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ПРОДУКТА ATREN LUB WS2

Наночастицы дисульфида вольфрама значительно превосходят по своим характеристикам давно известные на рынке соединения с частицами нерегулярной (чешуйчатой) структуры. За счет уникальной формы и размеров нанофуллеренов дисульфида вольфрама создается эффект качания поверхностей относительно друг друга (рис. 2). Уникальность строения материала позволяет использовать его при высоких температурах и давлении, в вакууме, а также при больших нагрузках, радиоактивном излучении высокой интенсивности и в агрессивных средах. Фуллереноподобный продукт Atren LUB WS2 способен работать в диапазоне температур от –270 до +450°C при атмосферном давлении и от –188 до +1316°C — в вакууме; обладает высокой ударостойкостью, выдерживая воздействие до 35 ГПа, и хорошими антиадгезионными и антипригарными свойствами. Продукт не токсичен, а также инертен в связи с отсутствием свободной серы.

Кроме того, под действием нагрузки происходит развертывание сферических структур в ленточные. За счет высокой поверхностной активности наночастиц трущиеся поверхности обволакиваются тонкой пленкой (трибопленкой), которая выполняет роль смазочной среды и действует в течение долгого времени, улучшая тем самым приработку металлических поверхностей (рис. 3).

ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОДУКТА ATREN LUB WS2

Первые опытно-промышленные испытания Atren LUB WS2 были проведены на электростанции, оснащенной старыми дизельными двигателями Wartsila и Caterpillar номинальной мощностью 4 и 1,5 МВт соответственно. Однако на практике реальная максимальная мощность агрегатов из-за износа составляла только 40% от номинальной. Так, потребление моторного масла (на угар) агрегата Wartsila составляло 150–200 л/сутки. Фактическая рабочая мощность — 1,7 МВт, расход топлива (мазут) — 900 л/ч.

В ходе тестовых испытаний продукта Atren LUB WS2 на двигателях, не прошедших капитальный ремонт, было зафиксировано 42%-ное увеличение максимальной выходной мощности (с 1,7 до 2,7 МВт). Максимальная выходная мощность увеличилась на 9% — от 3,5 до 3,8 МВт для агрегатов прошедших капитальный ремонт. Снижение потребления топлива составило до 4,5%.

Параллельные тестовые испытания продукта проводились на одном из крупнейших заводов по производству подшипников — ZVL в Словакии. Анализ результатов данных ОПИ показал, что добавление продукта Atren LUB WS2 в смазывающее масло позволяет снизить износ и увеличить срок службы подшипников в два раза (рис. 4).

В свою очередь, добавление Atren LUB WS2 в редукторные и трансмиссионные масла уменьшает износ и задир трущихся поверхностей, обеспечивая снижение затрат на техническое обслуживание и ремонт и увеличивая срок службы коробки передач в 1,5–2 раза (рис. 5).

Таким образом, результаты практического применения продукта Atren LUB WS2 подтвердили уникальность его свойств и эффективность для снижения трения. Особо отметим, что уникальные свойства появились после применения инновационной технологии, позволяющий получать частицы дисульфида вольфрама наноразмеров. Изучение свойств и возможных вариантов использования данного продукта продолжаются. В обозримой перспективе специалисты ГК «Миррико» планируют провести  испытания Atren LUB WS2 на компрессорном и насосном оборудовании. В данном случае продукт будет применяться в качестве компонента трансмиссионных и моторных масел. Кроме этого, запланировано проведение исследований в ряде других областей, где также остро стоит проблема негативного влияния трения на снижение ресурса технологического оборудования.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Tenne R. Inorganic nanotubes and fullerene-like nanoparticles // Nature Nanotechnology, November 2006, Vol. 1, pp. 103–111.
2. Гудилин Е.А. Союз «волчьей пены» и «отца металлов» в эпоху нанотехнологий, URL: http://popnano.ru/analit /index.php?id=148&task=view.
3. Кулеманов И., Герасименко Н. Неорганические нанотрубки: синтез и свойства //Наноиндустрия, 2008, №5, С.18–23.