Abstract The current investigation explores the potential of Ni-doped hBN (hBN-O-Ni) as a solid lubricant in conjunction with Ag in improving the tribological performance of Ni alloy-Ag-hBN composites containing a fixed amount of silver (10 wt%) and different amounts (2, 4, 6, and 8 wt%) of hBN from room temperature to 800 °C by carrying out tests under a fixed load of 5 N and speed of 0.5 m/s using a ball-on-disk tribometer. The study also intends to determine the occurrence of any synergistic action between Ag and a hybrid nanomaterial (Ni-doped hBN) in achieving low friction and low wear properties over an extended range of temperatures. The results indicate that the composite having 4 wt% hBN exhibited the lowest wear-rate among all the materials, whereas the composite having 8 wt% hBN displayed the lowest coefficient of friction at all the temperatures under the condition of load and sliding speed used in the present study. The composite having 8 wt% hBN attained the lowest coefficient of friction (∼0.18) at 800 °C due to synergistic action between silver molybdates and hBN. At low temperatures, Ag and hBN provided lubrication, whereas at high temperatures lubricious oxides (NiO, NiMoO4, and MoO3), silver molybdates (Ag2MoO4, Ag2Mo2O7), and hBN contributed to lowering the coefficient of friction as well as wear-rate.

Excellent impermeability, electronic insulation, thermal stability, and high surface area of hexagonal boron nitride nanosheets (h-BNNS) promise immense potential for corrosion inhibition when coated on the metal substrate. However, the interfacial incompatibility of h-BNNS with polymeric coating matrix has been a major challenge to utilize h-BNNS for metal protection against corrosive environments. In the present work, surface-functionalities-enriched h-BNNS prepared by alkali hydroxides molten salt-induced exfoliation of h-BN powder is used for in-situ growth of polyaniline-emeraldine salt (PANI-ES) by oxidative polymerization of aniline to prepare the h-BNNS-PANI-ES nanocomposites. The excellent compatibility of nitrogen functionalities of h-BNNS-PANI-ES nanocomposites with highly polar epoxy matrix strengthened the coating by enhancement of elastic modulus and hardness. The thoroughly dispersed h-BNNS-PANI-ES nanocomposites into epoxy coating notably enhanced the corrosion inhibition properties in an accelerated corrosive environment (3.5 % saline water). The electrochemical measurements showed eleven-fold rise in total impedance by h-BNNS-PANI-ES nanocomposites compared to PANI-ES-based epoxy coating, highlighting the role of h-BNNS as a structural barrier to protect the underlying mild steel substrate against corrosion. Moreover, mild steel coated with h-BNNS-PANI-ES nanocomposites remained intact even after ten days of exposure to salty fog, demonstrating the potential of such coatings for industrial applications.

This study explores lubricants derived from Karanja seed oil (Pongamia pinnata) through chemical modification and combined with hexagonal boron nitrides (h-BN) to demonstrate improved load-bearing performance. The tribological properties of pure, chemically modified Karanja oil, and oil mixed with fatty acid functionalized h-BN (fh-BN) were assessed. Initial tests evaluated essential lubricating properties. A 50% chemically modified oil blend performed best at sliding speeds from 0.05 to 0.3 m/s. Key measurements included frictional loss, failure load, wear volume, and coefficient of friction for modified blends and fh-BN nano lubricants. The 100% modified blend (100% MKO) withstood 114% higher load before failure, while fh-BN enhanced load capacity by 107% compared to pure Karanja oil. Post run-in phase, frictional work loss was similar between 100% MKO and pure oil when tested with starvation of lubricants; however, 50% MKO and 0.025 wt% h-BN and fh-BN blends showed reduced frictional work loss. The fatty acid layer on functionalized fh-BN surfaces promotes the formation of a thin tribolayer, enhancing their overall lubrication performance.

Sustainable and ecofriendly materials are gaining immense interest in various engineering applications to minimize environmental footprints. In particular, biomass-derived carbon materials with controlled structural features play important roles in the development of structural and functional composites for different industrial applications. The biomass-based lamellar structured carbon materials hold significant potential for tribological applications. The present work demonstrates the synthesis of graphitic domains-enriched biocarbon from lignocellulosic agrowaste biomass and its application as a sustainable material of excellent lubrication performance. The structural, chemical, and morphological properties of biocarbons were probed by Raman, infrared, X-ray photoelectron spectroscopy, and transmission electron microscopy measurements. Octadecyltrichlorosilane was grafted on the biocarbon surface to make it compatible with mineral lube base oil for long-term dispersibility. The tribological experiments were conducted by ASTM D4172-B and ASTM D5183-21a test methods. The stable dispersion of biocarbon in mineral lube base oil extended excellent lubrication performance by reducing the friction coefficient (36%) and wear volume (64%) of the steel tribopair. The Raman results signified graphitic biocarbon-based thin film deposition on tribo surfaces, which protected the contact interfaces to minimize wear and decreased the friction coefficient. The excellent dispersibility, low resistance-to-shear by lamellar pattern, the excellent affinity of biocarbon to the steel surface, and the formation of graphitic biocarbon-based tribo thin films collectively improved the lubrication performance.