美国宇航局技术

车库地板上的油斑点从发动机滴下表示问题。这太小了,你推迟到机械师,直到你听到新的噪音,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,常圆形部分现在更椭圆形状。一些金属已经磨损,降落着你的昂贵修复。

来自纳米颗粒的电子显微镜的图像
在电子显微镜下看出,Tricotex中的纳米颗粒在一侧是“粘性”,另一侧是“滑”。粘性侧被吸引到摩擦区域,并将其自身连接到那些坑和凹槽,构建层,直到消除摩擦。发动机环境的热压和压力使纳米颗粒熔合到位,创造出一种通常比原始材料更平滑的新的光滑表面。

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。

Rudenko对纳米技术添加剂的研究来修复发动机部件的磨损于2009年开始,从努力改善现有润滑油。从美国能源部获得水电研究基金会的授予,开发了初步数据。他成功的美国国家航空航天局的奖学金应用程序建议创造一个在任何温度下工作的纳米粒子润滑剂,包括在极端空间中。

目标是使用现有的液体润滑剂将纳米颗粒直接携带到摩擦点。Rudenko认为这解决方案是卫星和太空车辆的理想选择。除了保持良好的修复部分外,这种纳米流体润滑剂还可以使用它延长系统的功能寿命。他的初始大学研究确定了最佳材料 - 一种陶瓷类型 - 这是有效的,耐用的和无毒的陶瓷。但是合成材料也昂贵。

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。

Tricotex液体注入发动机
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。

在拥有130,000英里或更长时间的汽车中,该公司声称燃油经济可提高至6%以及圆柱体压缩的增加。通过填充小于40微米的间隙和凹槽,颗粒还减少发动机噪声,围绕人发的宽度 - 尽管它们也停止在填充间隙时停止建立。Rudenko表示,汽车也可以提高其发动机电量高达3%的发动机电力,并指出这对于避免拆除发动机的任何部分的成本来说,这是显着的。他补充说,每40,000英里向车辆添加到车辆上的TRAFOTEX将确保有足够的纳米颗粒可用于修复经历显着摩擦的发动机的部分磨损的新实例。

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。

“我们正在努力在航空齿轮箱中使用纳米材料,”Rudenko说。AFWerx是美国空军的一项计划,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,授予The Tricotex A阶段SBIR合同。这使得Tricotex可以创建新公式并制定所需的机械师的程序。如果批准II阶段资金,则纳米粒子添加剂将在空气试验台中运行。

Rudenko认为这个航空的机会是全圈到美国宇航局,帮助他意识到他在飞行机器中的梦想。

“美国宇航局的支持对于到达这一点至关重要,”他说。