Новости химической науки > сверхсшитые сетки фосфата цинка защищают двигатели

Создана модель, позволяющая объяснить механизм действия добавок к смазочным материалам, защищающих двигатели от износа.

Эта модель, разработанная учёными из Университета Западного Онтарио Мартином Х. Мюзером, профессором прикладной математики; Томом К. Ву, профессором теоретической и компьютерной химии; и аспирантом Ву Николасом Дж. Моузи, также позволяет делать предсказать строение новых типов добавок для смазочных материалов (Science 2005, 307, 1612).

Смазочные материалы для двигателей внутреннего сгорания часто включают в себя такие добавки, как диалкилдитиофосфаты цинка (ДДФЦ). Эти добавки образуют плёнку на стальных поверхностях двигателя, защищая их от преждевременного износа. Несмотря на то, что ДДФЦ используются уже на протяжении 60 лет, о физических и химических процессах, ответственных за образование этих плёнок, известно на удивление мало.

Рост давления приводит свободно ориентированные молекулы фосфата цинка (наверху) в сверхсшитое состояние (внизу).

Синий = цинк, фиолетовый = фосфор, красный = кислород.

Известно, что ДДФЦ разрушаются в масляных растворах, образуя цепочки полифосфата цинка. Эти цепочки накапливаются на поверхности двигателя, образуя плёнку фосфата цинка, содержащую некоторое количество серы или углеводорода. О том, что происходит дальше, до последнего момента было ничего не известно.

Мюзер, Ву и Моузи использовали квантовохимические расчеты для моделирования поведения плёнки. По этой модели предполагается, что под действием высокого давления в двигателе высокоэластичные цепочки фосфата цинка превращаются в жёсткую, сверхсшитую сетку, связанную через атомы цинка. Это превращение становится возможным благодаря возможности атомов цинка менять своё координационное число с двух до шести.

Исследователи утверждают, что другие атомы, способные также легко менять своё координационное число, могут заменить цинк в роли сшивающего агента, приводя к развитию других добавок к смазочным материалам. Создатели таких средств будут рады появлению альтернативы ДДФЦ, поскольку их производство вредно для каталитических реакторов. Кроме того, неспособность ДДФЦ защищать алюминиевые поверхности ограничивает производство алюминиевых двигателей, способных стать реальной заменой стальным.

источник: Chemical & Engineering News