SCOPUS
SCIE
Enhanced tribo-chemical properties of oxygen functionalized mechanically exfoliated hexagonal boron nitride nanolubricant additives
저자
Sahu, Jayakrushna ; Panda, Kalpataru ; Gupta, Bhavana ; Kumar, Niranjan ; Manojkumar, P.A. ; Kamruddin, M.
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2018
작성언어
-주제어
등재정보
SCOPUS,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
412-422(11쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>Two dimensional (2D) materials with layered lattice structure as nanofluid additives are useful to improve the tribological properties of metallic sliding interfaces. To enhance the tribological efficiency, the bulk crystalline hexagonal boron nitride (h-BN) powder sample was mechanically exfoliated by ball milling, and further processed through ultrasonication for de-aggregation. High resolution X-ray diffraction (HR XRD) and high resolution transmission electron microscopy (HR TEM) results clearly indicate the exfoliation of bulk h-BN into thinner two-dimensional (2D) crystalline sheets without creating noticeable structural defects. The topography of exfoliated nanosheets is well confirmed by atomic force microscopy (AFM). Oxygen functionalization into the h-BN nanosheets after the mechanical exfoliation was investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Oxygen functionalization of h-BN improved the cohesive compatibility between h-BN and commercial 10W30 lubricant oil for stable dispersion. Friction coefficient and wear of sliding metallic interfaces were reduced significantly in the presence of few layered exfoliated h-BN nanofluid as compared to neat lubricated oil. Micro- XPS and energy-disperse X-ray spectroscopy (EDX) analysis demonstrated the presence of adsorbed h-BN tribofilm in the metallic wear track. Thin 2D sheets of h-BN nanofluid was effective as an additive for low shear resistance under the tribo stressed condition which is the main reason for significant reduction in friction coefficient. Moreover, the enhanced wear resistance of exfoliated h-BN additives was explained by low shear resistance and high compressive/tensile strength of planer sheets which restricted the mechanical damage and protected the metallic interfaces against deformation and wear.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Mechanical exfoliation of bulk 3D into 2D hexagonal boron nitride. </LI> <LI> Chemical functionalization of 2D hexagonal boron nitride during ball milling. </LI> <LI> Chemical compatibility of 2D hexagonal boron nitride with 10W30 commercial oil. </LI> <LI> High tribo-mechanical efficiency of 2D hexagonal boron nitride. </LI> <LI> High efficient 2D hexagonal boron nitride as nanolubricant modifiers in 10W30 commercial oil. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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