Efeitos da adição de nanopartículas de óxido de zinco e óxido de zinco dopado com molibdênio, em óleos mineral e vegetais: análise nas propriedades tribológicas de superfície de contato

Abstract

Com o avanço das indústrias e a crescente demanda por soluções inovadoras que aliam tecnologia, eficiência e sustentabilidade, a pesquisa em biolubrificantes tem ganhado destaque. Nesse contexto, a tribologia desempenha um papel fundamental na lubrificação, redução do atrito e do desgaste em sistemas mecânicos, otimizando o desempenho dos componentes. A incorporação de nanopartículas funcionais surge como uma estratégia promissora para aprimorar as propriedades tribológicas dos lubrificantes e mitigar os processos de degradação dos materiais em contato. Este trabalho investiga os efeitos da adição de nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) e óxido de zinco dopado com molibdênio (ZnO/MoO₃) em lubrificantes minerais e vegetais, avaliando seu impacto no desempenho tribológico das superfícies de contato. Para atingir esse objetivo, foram realizados ensaios experimentais e análises complementares, incluindo testes de viscosidade, ensaios de atrito e desgaste com um tribômetro Pin-on-Disk, análise do índice de partículas ferrosas e ferrografia analítica. Também foram utilizadas técnicas avançadas, como microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia, para investigar as interações físicas e químicas envolvidas. Os resultados demonstram que a adição das nanopartículas reduz significativamente o coeficiente de atrito e o desgaste, melhorando a lubrificação e a proteção das superfícies de contato. Esse efeito tribológico está associado à formação de uma camada protetora, contribuindo para a diminuição da perda de material. Além disso, a presença das nanopartículas levou à redução de partículas ferrosas nos lubrificantes, evidenciando sua eficácia na mitigação do desgaste e na preservação da integridade dos componentes mecânicos. Essas descobertas evidenciam o potencial das nanopartículas como aditivos lubrificantes, possibilitando o desenvolvimento de formulações mais eficientes e sustentáveis para aplicações industriais. A pesquisa reforça o potencial dos nanomateriais na engenharia tribológica e aponta para novas perspectivas no desenvolvimento de lubrificantes de alto desempenho, impulsionando avanços significativos na otimização de sistemas mecânicos e na redução dos impactos ambientais.

With the advancement of industries and the growing demand for innovative solutions that integrate technology, efficiency, and sustainability, research on biolubricants has gained prominence. In this context, tribology plays a fundamental role in lubrication, friction reduction, and wear mitigation in mechanical systems, optimizing component performance. The incorporation of functional nanoparticles has emerged as a promising strategy to enhance the tribological properties of lubricants and mitigate material degradation processes in contact surfaces.This study investigates the effects of adding zinc oxide (ZnO) and molybdenum-doped zinc oxide (ZnO/MoO₃) nanoparticles to mineral and vegetable lubricants, assessing their impact on the tribological performance of contact surfaces.To achieve this objective, experimental tests and complementary analyses were conducted, including viscosity measurements, friction and wear tests using a Pin-on-Disk tribometer, ferrous particle index analysis, and analytical ferrography. Advanced techniques such as scanning electron microscopy (SEM) and spectroscopy were also employed to investigate the physical and chemical interactions involved. The results demonstrate that the addition of nanoparticles significantly reduces the coefficient of friction and wear, improving lubrication and protecting contact surfaces. This tribological effect is associated with the formation of a protective layer, which contributes to reducing material loss. Furthermore, the presence of nanoparticles led to a reduction in ferrous debris in the lubricants, highlighting their effectiveness in mitigating wear and preserving the integrity of mechanical components. These findings underscore the potential of nanoparticles as lubricant additives, enabling the development of more efficient and sustainable formulations for industrial applications. This research reinforces the potential of nanomaterials in tribological engineering and points to new perspectives in the development of high-performance lubricants, driving significant advancements in the optimization of mechanical systems and the reduction of environmental impacts.