AP26100207 «Разработка технологии получения экологически чистых наномодифицированных смазочно-охлаждающих жидкостей на основе растительных масел»

Мировой рынок смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) по-прежнему доминируют синтетические и нефтяные продукты (до 2/3), применение которых связано с существенными экологическими рисками: загрязнением поверхностных и грунтовых вод, воздуха и почв, а также косвенным влиянием на продовольственную безопасность и здоровье населения. На этом фоне актуальна разработка технологии получения экологически чистых наномодифицированных СОЖ на основе растительных масел с перспективой применимости в MQL-системах (минимальное количество смазки). Биоразлагаемость растительных основ снижает токсическую нагрузку на окружающую среду, а повышенная теплопроводность и улучшенные трибологические свойства, достигаемые за счёт нанодобавок (Al2O3, TiO2, MWCNT, Cu, Ag), обеспечивают более эффективное охлаждение и смазку зоны резания при минимальных расходах. Комплексное исследование широкого спектра растительных масел (кокосового, соевого, касторового, подсолнечного, рапсового, пальмового, жожоба) и подбор оптимальных нанокомпонентов создаёт научно и практически значимую альтернативу минеральным СОЖ, направленную на снижение экологического следа металлообработки.

Модификация смазочно-охлаждающих жидкостей на основе растительных масел наночастицами с целью получения экологически чистых наножидкостей для использования при механической обработке металлов.

1. Разработан способ получения наномодифицированных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) на основе растительных масел.

2. Совмещение полученного состава с технологией MQL (смазка минимальным количеством) обеспечивает экологическую чистоту используемых при механической обработке металлов СОЖ.

3. Получены данные о требуемых физических и химических свойствах СОЖ для систем MQL.

4. Изучены особенности применения растительных масел в технологии MQL.

5. На основании полученных данных разработана и оптимизирована методика синтеза наномодифицированных СОЖ.

6. Определён оптимальный состав СОЖ и эффективная концентрация наночастиц, а также разработана технология наномодификации смазочно-охлаждающих жидкостей.

7. Установлен эффективный способ стабилизации наножидкостей.

8. Исследованы теплопроводность и вязкость различных составов наномодифицированных СОЖ.

9. Определена температурная зависимость данных свойств и стабильность полученных наножидкостей.

10. Проведены экспериментальные исследования процессов механической обработки (резания) металлов в среде наномодифицированных СОЖ.

11. Отработаны различные технологические режимы подачи наномодифицированных СОЖ.

12. Изучены свойства обработанной поверхности металлов после применения различных составов СОЖ.

13. Выполнен анализ полученных данных и определены основные проблемы, влияющие на эффективность применяемых СОЖ.

14. С учётом выявленных проблем усовершенствованы состав и технология получения наномодифицированных СОЖ.

15. Проведены повторные эксперименты с усовершенствованными составами наножидкостей.

16. Выполнен сравнительный анализ свойств обработанных поверхностей и эффективности различных составов СОЖ.

17. Смоделирован процесс теплообмена при резании металлов в среде наномодифицированных СОЖ с учётом полученных экспериментальных данных.

18. Разработаны рекомендации по применению наномодифицированных СОЖ при механической обработке материалов.

19. По результатам проекта планируется публикация не менее трёх (3) статей и (или) обзоров в рецензируемых научных изданиях, индексируемых в базе Web of Science (Science Citation Index Expanded) и (или) Scopus, входящих в квартиль Q1–Q3 или имеющих CiteScore не ниже 60 процентиля.

20. Запланирована публикация не менее двух (2) статей или обзоров в рецензируемых зарубежных или отечественных изданиях, рекомендованных КОКНВО, одна из которых должна относиться к мультидисциплинарной категории (multidisciplinary).

21. Для отечественных журналов из списка 1 КОКНВО, не относящихся к категории multidisciplinary, засчитываются издания из списков 1 и 2 КОКНВО, индексируемые в двух и более категориях.

22. Результаты проекта будут реализованы в форме публикаций в следующих журналах:

- Wear (Scopus CiteScore 88%, Web of Science Q1), издательство Elsevier;

- Results in Engineering (Scopus CiteScore 82%, Web of Science Q1), издательство Elsevier;

- Journal of Manufacturing Processes (Scopus CiteScore 89%, Web of Science Q1), издательство Elsevier;

- а также в других рецензируемых научных изданиях, индексируемых в Science Citation Index Expanded и (или) Scopus (CiteScore ≥ 60%).

23. Для отечественных публикаций запланировано размещение материалов в журналах:

- Доклады Национальной академии наук Республики Казахстан (список 2 КОКНВО, физико-химические науки);

- Вестник НЯЦ РК (список 2 КОКНВО, физические науки);

- Вестник ВКТУ им. Д. Серикбаева (список 2 КОКНВО, междисциплинарный журнал по направлениям: инженерия, ИКТ, архитектура и строительство).

24. В рамках проекта запланирована подготовка одного PhD-доктора, тема исследования которого напрямую связана с тематикой проекта.

25. Результаты исследования будут освещены в средствах массовой информации и представлены на зарубежных и отечественных научных конференциях для апробации и распространения результатов.

26. Область применения проекта — машиностроение.

27. Полученные наномодифицированные СОЖ будут обладать экологически безопасными свойствами, что является важным фактором для защиты окружающей среды и достижения целей устойчивого развития.

28. Практическая значимость проекта заключается в разработке технологии получения экологически чистых СОЖ, предназначенных для замещения токсичных и неразлагаемых минеральных жидкостей, применяемых в промышленности.