美国国家航空航天局(NASA)技术

车库地板上的油点从你的引擎上滴下来表明有问题。它是如此之小,以至于你推迟去找机械师,直到你听到新的噪音和油压警告灯熄灭。坏消息是,曲轴中的一个轴承是问题的来源。由于磨损,通常圆形的部分现在的形状更椭圆。有些金属磨损了,你得花一大笔钱修理一下。

来自纳米颗粒的电子显微镜的图像
在电子显微镜下可以看到,TriboTEX中的纳米粒子一边是“粘性的”,另一边是“光滑的”。粘着的一面被吸引到摩擦区域,并附着在这些凹坑和沟槽上,形成层,直到摩擦消除。发动机环境的高温和压力将纳米粒子就地融合,创造出一种通常比原始材料更光滑的新光滑表面。

发动机部件的这种磨损很常见,因为摩擦,它发生在所有有运动部件的机械中。减少摩擦的润滑剂只能延缓和减少这种不可避免的损伤。通过修复磨损部分来逆转磨损的想法是华盛顿州立大学的博士候选人Pavlo“Pasha”Rudenko的梦想,他决定研究使用智能纳米颗粒来替代被侵蚀的材料。

恢复损坏的部件到一个新的条件也是NASA的兴趣,2011年通过华盛顿空间授予联盟授予Rudenko奖学金,以追求这一新的纳米技术应用。

1989年,美国宇航局启动了国家空间格兰特学院和奖学金计划,也被称为太空授予,“在帮助推进任务的学科中”捐赠给国家科学企业“。竞争奖项代表了新研究的前沿或在新的方向上采取既定学科。Rudenko的纳米技术涂层落入了称为摩擦学,摩擦,润滑和磨损背后的科学和工程领域的研究领域。

在相对运动中移动的部分,无论是一起还是互相反对,都将始终摩擦,迟早或以后磨损。在零件之间摩擦抑制机器性能的情况下,使用润滑剂。许多常见的润滑剂是油基矿物或植物 - 含有许多强化添加剂,没有哪种加油剂,没有油状物会迅速降解。另外,这些化学物质溶解或悬浮在油中,执行各种功能:它们在不同温度下最大化粘度,除去碎片,提高化学稳定性。

2009年,Rudenko开始研究纳米技术添加剂来修复发动机部件的磨损,从改进现有润滑油开始。水力发电研究基金会(Hydropower Research Foundation)和美国能源部(U.S. Department of Energy)共同提供了初步数据。他成功地申请了美国国家航空航天局(NASA)的奖学金,提出了一种纳米颗粒润滑剂,可以在任何温度下工作,包括在极端的太空中。

其目标是利用现有的液体润滑剂将纳米颗粒直接带到摩擦点。Rudenko认为这个解决方案对于卫星和太空飞行器来说是理想的。除了保持部件的良好维修,这种纳米流体润滑剂可以延长使用它的系统的功能寿命。他最初的大学研究发现了最好的材料——一种陶瓷——它有效、耐用、无毒。但合成材料的制造成本也很高。

美国宇航局的反馈是积极的,但在有资格获得这一新技术的空间需要多长时间的回火。在这项技术的早期阶段,资格不实用,所以Rudenko转向私营部门继续他的研发。

技术转让

在显示的一辆白色跑车
当润滑油不能防止摩擦造成的损坏时,所有的金属发动机部件都会发生磨损,但TriboTEX声称,他们的产品可以通过替换因摩擦而磨损的材料来扭转这种损坏。该公司提供一系列发动机类型的产品,从大型高性能发动机在跑车和半牵引车挂车,小型汽车,割草机和发电机。

在2013年开始摩托车LLC之前并成为其首席技术官,Rudenko追求纳米粒子制造业的额外资金机会。来自奇点大学的全球影响奖,该组织由空间法协议与AMES研究中心协议,并在AMES的美国宇航局研究园区,帮助氟氯岭公司入门。来自国家科学基金会的两项小型企业创新研究(SBIR)合同使Rudenko能够扩展其纳米粒子的生产。

这种材料也被称为纳米薄片,它的一面是粘性的,另一面是光滑的。粘着的一面被摩擦点吸引并附着在这些点上,而光滑的一面朝外。这种情况一遍又一遍地发生,形成一层一层的纳米粒子,直到一个给定的粗糙点被抚平,就像填补街道上的一个坑洞。摩擦产生的热量和压力将纳米薄片自然地结合在一起,形成一种新的、持久的碳点阵表面,Rudenko称之为“类金刚石”。

即使当金属部分的表面看起来光滑到眼睛和触摸时,原子力显微镜也可以揭示纳米粒子水平的缺陷,可以并确实产生摩擦。旨在解决在发动机中的这些微小的缺陷,第一个Tricotex公式创建以在汽车中工作。

好处

利用他的产品配方精致,在尺度上制造它的能力,并将公司推出并分发产品,推出了一项众筹的活动。2017年,他担保了推出Tricotex所需的资金,筹集了半百万美元并获得2018年奖项的Indiegogo创新产品。

在整个10年的产品开发中,公司在会议和贸易展上发表了众多外面。赚取的技术中的一些奖项包括美国工程教育奖学金,许可高管社会成员选择奖,以及华盛顿大学最佳技术。

TriboTEX液体被注入发动机
Tricotex的产品可以由消费者直接添加到加热的发动机中。从那里开始,它开始随时间修复损坏。

今天,有3万多辆汽车和卡车在使用TriboTEX。使用数据扩大了合成纳米颗粒产生预期结果的证据。司机们报告的最常见的好处是提高汽油里程、增加扭矩和增加油压。

对于13万英里或以上的汽车,该公司声称,燃油经济性可以提高6%,同时增加缸内压缩。这些粒子还可以通过填充40微米(大约人类头发的宽度)的缝隙和凹槽来降低发动机噪音,尽管一旦这些缝隙被填充,它们也会停止积聚。Rudenko说,汽车还可以将发动机功率提高到3%。他指出,这对于避免拆卸发动机任何部分的成本的治疗来说是非常了不起的。他补充说,每4万英里就给一辆汽车添加一辆TriboTEX,将确保有足够的纳米粒子可用,以修复发动机部分出现的新磨损情况。

随着消费者开始使用TriboTEX,他们也提出了其他潜在的应用,而该公司也在做出回应。它现在提供一种小型发动机产品,可用于摩托车、割草机、发电机和小型汽车。高性能版本的设计适用于柴油卡车和大型引擎跑车。“大钻机”公式用于半牵引车挂车发动机。一家全国性的商业卡车运输公司正在其车队的一些卡车上测试TriboTEX。但汽车和卡车仅仅是个开始。

“我们正在研究在航空变速箱中使用纳米材料,”Rudenko说。AFWERX是美国空军的一个项目,旨在促进行业、学术界和非传统贡献者的参与,以发展创新文化,该项目授予TriboTEX第一阶段SBIR合同。这使得TriboTEX有可能创造新的配方,并开发所需的机械程序。如果第二阶段的资金获得批准,纳米颗粒添加剂将在空军试验台运行。

Rudenko认为这个航空领域的机会可以让他回到NASA,帮助他实现自己在飞行器上的梦想。

“NASA的支持是实现这一点的关键,”他说。