Published December 1, 2023 | Version v1
Publication Open

Casting Light on the Tribological Properties of Paraffin-Based HDPE Enriched with Graphene Nano-Additives: An Experimental Investigation

Creators

  • 1. Minia University
  • 2. King Saud University
  • 3. University of Bradford
  • 4. Aswan University

Description

Abstract The impressive mechanical properties and robust resistance to wear recorded by nano-polymeric composites have positioned them as a viable alternative in many applications. When it comes to frictional materials, high-density polyethylene (HDPE) emerges as one of the best candidate materials that can be used. However, it tribological properties need more enhancement to suite with wide variety of applications. The objective of the current study is to identify the optimal loading ratio using a comprise of paraffin oil and nano-graphene with varying loading compositions. Different experiments were carried out to assess the modulus of elasticity, hardness, and strength. Additionally, the friction coefficient and wear resistance of the proposed nanocomposite have been estimated. Surfaces topographies were analyzed to recognize the wear mechanism. The results pointed that samples containing 5% paraffin oil and 0.5 wt% have relatively better mechanical and tribological behavior compared to further compositions; where, a 38% decrease in wear and a 34% reduction in COF compared to other composite samples.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخواص الميكانيكية المثيرة للإعجاب والمقاومة القوية للتآكل المسجلة بواسطة المواد المركبة النانوية البوليمرية قد وضعتها كبديل قابل للتطبيق في العديد من التطبيقات. عندما يتعلق الأمر بالمواد الاحتكاكية، يظهر البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) كواحد من أفضل المواد المرشحة التي يمكن استخدامها. ومع ذلك، فإن خصائصه التريبولوجية تحتاج إلى مزيد من التحسين لتتناسب مع مجموعة واسعة من التطبيقات. الهدف من الدراسة الحالية هو تحديد نسبة التحميل المثلى باستخدام مكون من زيت البارافين والجرافين النانوي مع تركيبات تحميل مختلفة. أجريت تجارب مختلفة لتقييم معامل المرونة والصلابة والقوة. بالإضافة إلى ذلك، تم تقدير معامل الاحتكاك ومقاومة التآكل للمركب النانوي المقترح. تم تحليل تضاريس الأسطح للتعرف على آلية التآكل. أشارت النتائج إلى أن العينات التي تحتوي على 5 ٪ من زيت البارافين و 0.5 ٪ بالوزن لها سلوك ميكانيكي وقبلي أفضل نسبيًا مقارنة بالتراكيب الأخرى ؛ حيث، انخفاض بنسبة 38 ٪ في التآكل وانخفاض بنسبة 34 ٪ في COF مقارنة بالعينات المركبة الأخرى.

Translated Description (French)

Résumé Les propriétés mécaniques impressionnantes et la résistance robuste à l'usure enregistrées par les composites nano-polymères les ont positionnés comme une alternative viable dans de nombreuses applications. En ce qui concerne les matériaux de friction, le polyéthylène haute densité (PEHD) apparaît comme l'un des meilleurs matériaux candidats pouvant être utilisés. Cependant, ses propriétés tribologiques nécessitent plus d'améliorations pour s'adapter à une grande variété d'applications. L'objectif de la présente étude est d'identifier le rapport de charge optimal en utilisant une composition d'huile de paraffine et de nano-graphène avec des compositions de charge variables. Différentes expériences ont été réalisées pour évaluer le module d'élasticité, de dureté et de résistance. De plus, le coefficient de frottement et la résistance à l'usure du nanocomposite proposé ont été estimés. Les topographies de surfaces ont été analysées pour reconnaître le mécanisme d'usure. Les résultats ont montré que les échantillons contenant 5% d'huile de paraffine et 0,5% en poids ont un comportement mécanique et tribologique relativement meilleur par rapport à d'autres compositions ; où, une diminution de 38% de l'usure et une réduction de 34% du COF par rapport à d'autres échantillons composites.

Translated Description (Spanish)

Resumen Las impresionantes propiedades mecánicas y la robusta resistencia al desgaste registrada por los compuestos nano-poliméricos los han posicionado como una alternativa viable en muchas aplicaciones. Cuando se trata de materiales de fricción, el polietileno de alta densidad (HDPE) surge como uno de los mejores materiales candidatos que se pueden utilizar. Sin embargo, sus propiedades tribológicas necesitan más mejoras para adaptarse a una amplia variedad de aplicaciones. El objetivo del presente estudio es identificar la relación de carga óptima utilizando un compuesto de aceite de parafina y nanografeno con diferentes composiciones de carga. Se llevaron a cabo diferentes experimentos para evaluar el módulo de elasticidad, dureza y resistencia. Además, se ha estimado el coeficiente de fricción y la resistencia al desgaste del nanocompuesto propuesto. Se analizaron las topografías de las superficies para reconocer el mecanismo de desgaste. Los resultados señalaron que las muestras que contienen 5% de aceite de parafina y 0.5% enpeso tienen un comportamiento mecánico y tribológico relativamente mejor en comparación con otras composiciones; donde, una disminución del 38% en el desgaste y una reducción del 34% en el COF en comparación con otras muestras compuestas.

Files

pdf.pdf

Files (11.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:87397f0ea153a4fd281ab8970d7e74be
11.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
صب الضوء على الخصائص الثلاثية للبولي إيثيلين عالي الكثافة القائم على البارافين المخصب بإضافات الجرافين النانوية: تحقيق تجريبي
Translated title (French)
Faire la lumière sur les propriétés tribologiques du PEHD à base de paraffine enrichi en nano-additifs de graphène : une enquête expérimentale
Translated title (Spanish)
Arrojando luz sobre las propiedades tribológicas del HDPE a base de parafina enriquecido con nanoaditivos de grafeno: una investigación experimental

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4389472740
DOI
10.1088/2053-1591/ad13cd

Is supplement to
https://openalex.org/W4200511238 (Other)
https://openalex.org/W3126686999 (Other)
https://openalex.org/W2800119364 (Other)
https://openalex.org/W2792156184 (Other)
https://openalex.org/W2741269701 (Other)
https://openalex.org/W2735550686 (Other)
https://openalex.org/W2479552481 (Other)
https://openalex.org/W2379413501 (Other)
https://openalex.org/W2308701346 (Other)
https://openalex.org/W2009434284 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1969170951
  • https://openalex.org/W1973387762
  • https://openalex.org/W1980601796
  • https://openalex.org/W1983248786
  • https://openalex.org/W2011660113
  • https://openalex.org/W2039593787
  • https://openalex.org/W2040405083
  • https://openalex.org/W2045916369
  • https://openalex.org/W2052283187
  • https://openalex.org/W2059438525
  • https://openalex.org/W2065718164
  • https://openalex.org/W2071073050
  • https://openalex.org/W2074518522
  • https://openalex.org/W2096981150
  • https://openalex.org/W2198797245
  • https://openalex.org/W2280515687
  • https://openalex.org/W2471222685
  • https://openalex.org/W2553883349
  • https://openalex.org/W2589151414
  • https://openalex.org/W2755355925
  • https://openalex.org/W2770027844
  • https://openalex.org/W2899388073
  • https://openalex.org/W2900946724
  • https://openalex.org/W2914635252
  • https://openalex.org/W2916472162
  • https://openalex.org/W2944247096
  • https://openalex.org/W2945472451
  • https://openalex.org/W2980898232
  • https://openalex.org/W2984021020
  • https://openalex.org/W2990489589
  • https://openalex.org/W3035401568
  • https://openalex.org/W3081024405
  • https://openalex.org/W3092745546
  • https://openalex.org/W3131645934
  • https://openalex.org/W3147509553
  • https://openalex.org/W3193315911
  • https://openalex.org/W3206209045
  • https://openalex.org/W3208530316
  • https://openalex.org/W4210799326
  • https://openalex.org/W4225319144
  • https://openalex.org/W4285388520
  • https://openalex.org/W4285719527
  • https://openalex.org/W4293193087
  • https://openalex.org/W4294495134
  • https://openalex.org/W4307331331
  • https://openalex.org/W4322775198
  • https://openalex.org/W4324067676
  • https://openalex.org/W4364359799
  • https://openalex.org/W4384202705
  • https://openalex.org/W4385457479