Les éoliennes s'élevant à des centaines de pieds au-dessus de nombreux paysages annoncent un avenir sans fin, énergie propre.

Mais dans un sens crucial, les turbines restent ancrées dans le passé :tout comme avec votre voiture, leurs moteurs nécessitent une lubrification pour fonctionner correctement. La question pour de nombreux ingénieurs chimistes est, comment prolonger la durée de vie des lubrifiants ?

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences , Vineeth Chandran Suja, un étudiant diplômé de Stanford en génie chimique, explore l'un des problèmes de base :l'huile moussante.

Le problème, il dit, est-ce que ce soit dans votre voiture ou dans une éolienne, chaque fois que des engrenages en métal grincent contre d'autres métaux, l'huile est balayée et mélangée à l'air. Cela se traduit souvent par la formation de minuscules bulles avec des durées de vie variables. Si les bulles n'éclatent pas immédiatement, ils se rassemblent bientôt dans une mousse, qui est l'un des principaux mécanismes de déclin du moteur.

La mousse est nocive de diverses manières. Il dégrade le lubrifiant et permet aux engrenages de broyer. L'oxygène piégé dans les mousses d'huile provoque l'oxydation des pièces métalliques, C'est, rouiller. Et la mousse agit comme un isolant thermique, piégeant la chaleur nocive dans le système. D'où, les fabricants de lubrifiants recherchent activement des moyens d'atténuer le moussage des lubrifiants.

Pour mieux comprendre les conditions qui donnent naissance aux mousses, les chercheurs, dirigé par Gerald Fuller, professeur de génie chimique, adapté un ensemble de techniques développées à l'origine pour étudier la couche liquide qui lubrifie l'extérieur de l'œil humain. Ces nouvelles techniques leur ont permis d'étudier les motifs colorés à la surface de bulles d'huile individuelles - une avancée clé des recherches précédentes, qui s'est concentré sur les mousses dans l'ensemble.

Lorsque Fuller et Suja ont zoomé sur la surface irisée de leurs minuscules bulles d'huile, ils ont découvert que les motifs de couleur révélaient l'épaisseur de la paroi de la bulle. Plus lumineux, des couleurs plus vives ont indiqué des murs plus épais qui ont conduit à des bulles plus persistantes et, Par conséquent, plus mousseux, huiles moins efficaces, dit Suja, qui était le premier auteur sur le papier. Les couleurs plus foncées indiquaient des bulles à paroi mince qui éclateraient rapidement, donc les huiles qui dureraient plus longtemps et fourniraient une meilleure lubrification.

Les chercheurs ont utilisé leur nouvelle technique de codage couleur pour déterminer pourquoi certaines huiles moteur ont tendance à mousser. Leur objectif ultime était de comprendre comment fabriquer des huiles plus durables. Au cours du processus, ils ont fait une découverte surprenante sur la façon dont l'évaporation joue un rôle dans la formation de bulles et le moussage.

Alors qu'ils zoomaient, ils ont observé que l'évaporation au sommet de chaque bulle faisait changer sa tension de surface, tirer l'huile supplémentaire vers le haut. Cette huile supplémentaire a rendu la paroi de la bulle plus épaisse et plus forte, et l'empêchait d'éclater. Ils ont capturé une vidéo des bulles pulsant alors que des larmes d'huile s'accumulaient au sommet, puis a roulé le long de la paroi extérieure de la bulle pour être à nouveau absorbé par le haut par évaporation. Alors que le cycle continuait, ces persistants, les bulles à paroi épaisse avaient tendance à devenir des mousses indésirables. "Apprendre que tout ce processus est entraîné par l'évaporation était un résultat un peu inattendu, " dit Fuller.

Les chercheurs ont montré que cet effet est plus prononcé dans les mélanges, huiles multigrades, mais pratiquement absent dans homogène, huiles monogrades. "Il s'avère, si vous voulez réduire la formation de mousse, vous souhaitez utiliser la haute pureté, huiles monogrades, ", dit Fuller.

Suja et Fuller poursuivent maintenant deux stratégies pour trouver des moyens de réduire ou d'éliminer la formation de mousse. Le premier est de formaliser leur compréhension de la formation des bulles, l'évaporation et le moussage avec des modèles mathématiques qui leur permettront de simuler les performances probables des huiles pures ou mélangées dans la vie réelle. Cela accélérerait le processus de recherche et de découverte de nouvelles huiles. La seconde consiste à rechercher des additifs antimousse ou d'autres moyens de contrer ces larmes pulsantes.

Il s'agit d'une étude fondamentale qui élucide un gros problème qui afflige la lubrification, dit Fuller. "Cela nous oriente également vers de nouvelles directions intéressantes."