Produzione e caratterizzazione di nanolubrificanti a base di Cu e Ag per motori a combustione interna alimentati a gas naturale

Thanks to their protective function, the lubricant fluids strongly help in the reduction of the engine consumption and in the increasing of the engine life time. Particularly the performances of gas engines could strongly affected by the introduction of lubricating additive (especially in high load condition) due to the less lubricating power of the gas fuel in respect of the liquid one. For this reason, in recent years, the tribological properties of the lubricant fluids have been increased through the dispersion of a minimum amount (less than 1wt%) of solid nano-particles. These systems called nano-lubricant, can improve the properties such as the friction coefficient, the wear resistance, the load capacity and the high pressure resistance, of the traditional lubricant avoiding the problem of sedimentation typical of the milli- or micro-metric particle suspensions. The aim of this work was the implementation of the single step synthesis for the production of Cu-based nanolubricants and the exploitation/optimization of the same synthesis method to obtain Ag-based lubricants. Moreover the activity was focused on the synthesis scale-up in order to produce 300 ml of nanolubricant, the minimum amount needed for the testing into a prototypal engine. Finally, this study was centered on the characterization of the nanolubricants produced through the single-step synthesis method, in terms of: 1.Metallic nature of the nanoparticles, using the cyclic voltammetry. 2.Morphology, size distribution of the nanoparticles using the Scanning Electron Microscopy, dynamic light scattering and UV-VIS spectroscopy. 3.Stability of the nanolubricant against time, through sedimentation tests. 4.Thermal stability of the nanolubricant, using TG-DSC analyses and infrared spectroscopy. 5.Viscosity of the nanolubricant as function of temperature, thorough viscosimetric analyses.

I fluidi lubrificanti, nell'assolvere le tradizionali funzioni protettive, contribuiscono in maniera determinante alla riduzione dei consumi ed alla longevità di esercizio del motore. Nel caso specifico di un motore alimentato a gas, dove il combustibile gassoso offre minor potere lubrificante rispetto ad un combustibile liquido, gli effetti di un additivo lubrificante possono risultare determinanti, specie in condizioni caratterizzate da un elevato carico. Per tali motivazioni, negli ultimi anni, le proprietà tribologiche dei lubrificanti sono state potenziate tramite la dispersione di una minima concentrazione di nano-particelle solide (generalmente inferiore all'1% in peso). Questi sistemi chiamati nano-lubrificanti, permettono di migliorare varie proprietà dei fluidi tradizionali, tra cui il coefficiente di attrito, la resistenza all'usura, la capacità di carico e la resistenza a pressioni elevate, superando in gran parte il problema della sedimentazione tipico delle sospensioni realizzate con particelle di dimensioni milli- o micro-metriche. Scopo di questa attività è l'implementazione del metodo di sintesi one-step per la produzione di nanolubrificanti a base di rame e l'applicazione dello stesso metodo per la realizzazione di nano-oli a base di argento. L'attività è stata inoltre rivolta allo studio di scale-up di sintesi per la produzione di 300 ml di nano-lubrificante, quantità necessaria per la validazione funzionale dello stesso all'interno di motori prototipali a c.i. Infine questo studio è stata volto a caratterizzare i nanolubrificanti, prodotti mediante sintesi a singolo step, in termini di: 1.Natura metallica delle nanoparticelle, mediante voltammetria ciclica. 2.Morfologia e distribuzione dimensionale delle nano-particelle da additivare, mediante analisi al microscopio elettronico a scansione, dynamic light scattering, analisi ultravioletto-visibile. 3.Stabilità del nano-fluido nel tempo, mediante prove di sedimentazione. 4.Stabilità del nano-fluido in temperatura, mediante analisi termogravimetrica e calorimetria a scansione differenziale, spettroscopia infrarossa. 5.Viscosità del nano-fluido in temperatura, mediante analisi viscosimetriche al reometro rotazionale.