纳米材料在汽车中的应用(ppt 26页)

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镜面腊中的纳米微粒可以将藏在细微伤痕里的脏 物、水垢清除干净,使车漆表面平滑无瑕,再在平 滑的车漆面形成一层光硬化树脂蜡被膜,起到防轻 度划伤并长期防酸雨、紫外线等有害物质的作用。 这种蜡能够清除氧化膜和涡纹,防止交通膜的生成, 长期保持泻雨泻水效果, 水珠迅速滑离车体,水垢 难以形成,脏物难以附着,易于清洗。其中一种防 水镀膜的保养用品内含超级合成聚合物和硅树脂, 形成聚合物涂层, 长期保持
泻水防水达8 个月, 能够有效长期地保护漆面,特 别适用于多雨、多雾、沿海和受污染的地区。
风靡全球的纳米技术
❖ 早在1959年,著名物理学家、诺贝尔奖 金获得者理查德·费曼预言,“人类可以用小 的机器制作更小的机器,最后将变成根据人 类意愿,逐个地排列原子,制造产品。”今 天,费曼这个预言已经开始实现,这就是现 在风靡全球的纳米技术。
• 另外,运用了纳米陶瓷技术的防爆太阳膜其拉伸性和耐划 损性增强,并且金属颗粒的纳米压制和纳米陶瓷颗粒的灌 入,八层构成膜在压制过程中达到了纳米级别, 增加了耐 拉性和稳定性,从而提升了意外发生时汽车的安全水平, 使汽车玻璃在破碎时不会产生飞溅,进一步保护了驾乘人 员的人身安全。
12 纳米镜面腊
世界上最小汽车
▪ 美国赖斯大学的科学家近期利用纳米技术制造出了世界上 最小汽车。和真正的汽车一样,这种纳米车拥有能够转动 的轮子。只是它们的体积如此之小,甚至即使有两万辆纳 米车并列行驶在一根头发上也不会发生交通拥堵。
▪ 车身虽小,部件齐全 ▪ 整辆纳米车对角线的长度仅为3至4纳米,比单股的DNA稍
▪ 纳米柴油微乳化剂
8 纳米润滑剂
• 摩擦和磨损是普遍存在的自然现象。摩擦损失了世 界一次性能源的三分之一以上,磨损是材料与设备破 坏和失效的三大形式之一, 而润滑则是降低摩擦、减 小或避免磨损的最有效技术。如果用纳米材料作为 润滑剂,有关部件就不需频繁替换,交通工具使用寿命 会更长。
• 美国开发的并正在国内推广的Precious Shell ERPC 壳宝汽车抗磨剂是最新一代纳米级润滑剂。这是一 种单分子碳氢化合物的纯油品、高浓缩、特耐磨抗 磨剂。这种汽车抗磨剂不会被机油稀释, 直接作用于 机件金属表面, 加入到汽车发动机润滑系统内, 起到 防热、防腐、抗金属磨损, 同时迅速起到修复金属磨 损表面的作用。当汽车内的金属部件受到摩擦、受 热后,这种汽车抗磨剂利用其纳米特性附于金属表面, 使其原本粗糙的表层变得特别光滑,形成的保护层膜 更坚固、更平滑,从而达到延长汽车发动机使用寿命、 节能的功效。
▪ 业内专家预测,在未来20 年内,纳米级复 合材料配件将大量取代现有的车用塑料
制品。在汽车外装件中,主要用于保 险杆、散热器、底盘、车身外板、 车轮护罩、活动车顶及其它保护胶 条、挡风胶条等; 在内饰件中, 主要 用于仪表板和内饰板、安全气囊材 料等。
2 轮胎纳米橡胶材料
▪ 汽车用橡胶材料以轮胎的用量最大。 在轮胎橡胶生产中,橡胶助剂大部分 成粉体状。以粉体状物质而言,纳米 化是现阶段的主要发展趋势。目前世 界上著名的轮胎制造厂均逐渐用白炭 黑来代替炭黑制造绿色轮胎和节能轮 胎。新一代纳米技术已成功运用其它 纳米粒子作为助剂, 而不再局限于使 用炭黑或白炭黑,最大的改变是轮胎 的颜色已不再仅限于黑色,而能有多 样化的色彩。另外无论在强度、耐磨 性或抗老化等性能上, 新的纳米轮胎 均较传统轮胎优越, 例如轮胎侧面胶 的抗裂痕性能将由10 万次提高到50 万次。
安耐驰汽车抗磨剂
9 汽车尾气检测装置
!英国科学家研制出一种纳米技术制作英国科学家 研制出一种纳米技术制作的汽车尾气光谱分析检 测装置,不仅可以快速判断汽车尾气排放是否达 到环保标准, 而且还能分析尾气成分, 帮助驾驶 员掌握汽车的运行状况。该装置还具有动态检测 能力,即使汽车以100km/ h 的速度行驶,也能进行 检测,精度可达10 亿分之一。的汽车尾气光谱分 析检测装置,不仅可以快速判断汽车尾气排放是 否达到环保标准, 而且还能分析尾气成分, 帮助 驾驶员掌握汽车的运行状况。该装置还具有动态 检测能力,即使汽车以100km/ h 的速度行驶,也能 进行检测,精度可达10 亿分之一。
TiO2 纳米粒子。纳米TiO2 的光学效应随粒径而变,
尤其是纳米金红石型TiO2具有随角度变色效应,是汽车烤漆中最 重要和最有发展前途的改质材料。纳米TiO2 对紫外线的屏蔽以 散射为主, 粒径是影响散射能力的重要因素之一。 • 中国科学院理化技术研究所成功地研制出同时具有抗菌、防雾、 防霉、自洁、光催化分解污染物等多重功效的新型光触媒涂料。 该种涂料中的主要功能成分为纳米TiO2 及其银系复合物。
11 纳米汽车玻璃贴膜
• 特福莱在2004 年夏季到来之时向中国市场推出了纳米 陶瓷防爆太阳膜。其最大的特点就是将该产品中的金属 层中的金属颗粒加工成纳米级别,拥有纳米级别的金属颗 粒可以很平滑地分布在金属层表面,使其在隔热的同时透 明。根据简单的光学原理, 越平滑的表面其折射效果越 好, 特福莱纳米陶瓷防爆太阳膜正是这一原理的体现, 纳 米级别的金属颗粒阻挡了大部分的有害光源不能进入车 内, 从而起到了很好的降温作用。
6 纳米尾气净化催化剂
纳米粒子具有更强的催化性能。把汽车尾气净化剂中的常规稀土化合物 换以稀土纳米粒子后,能够提高尾气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化 物的转化率。最新研究成果表明,复合稀土化物的纳米级粉体有极强的氧 化还原性能,这是其他任何汽车尾气净化催化剂所不能比拟的。它的应用 可以彻底解决汽车尾气中一氧化碳和氮氧化物的污染问题。而更新一代 的纳米催化剂, 将在汽车发动机气缸里发挥催化作用, 使汽油在燃烧时就 不产生一氧化碳和氮氧化物,也就无需进行尾气净化处理了。
5 纳米燃油装置
2004 年7 月, 我国专家成功研制出具有世界先进 水平的EPS 纳米燃油装置。经中、美两国国家级 研究院核物理中心散射技术分别反复测定,发现普 通燃油内含大于300nm的分子团粒,经EPS 分解后, 均成为小于3nm的纳米级燃油。这个结论权威地 证实纳米燃油能充分燃烧的机理。该成果在我驻 港部队的车辆和西部汽车集结赛等得到证实。安 装EPS 的车辆供给发动机的是优质高效环保的纳 米燃油, 其尾气排放降低50 %~90 % , 更感觉动 力增强、噪音降低,节油达15 %~30 %以上, 少数 油耗高的车型节油高达41 %。3~5 万里后能有 效抑制积炭生成, 清洁燃烧室, 使发动机的寿命明 显延长。
纳米材料
在中
的应用
汽车
主讲人:应化三班王迷霞
▪ 纳米技术的应用几乎涵盖了汽车的全部,比 如车身、底盘、内装、轮胎、传动系统、
排气系统等均可因纳米技术的应用而产生 不同的功能特性; 纳米技术在汽车材料上 的广泛应用, 将使发动机产生质的飞跃; 汽 车轮胎变得五颜六色; 汽车尾气排放将进 一步改善。
2004 年6 月,我国科学院郑州化学物理研究所成 功研制开发出“纳米润滑油节能抗磨添加剂”。 纳米铜润滑油节能抗磨添加剂含有特殊技术制 备的尺寸为2~7nm的有机、无机复合铜颗粒, 具有平均可降低磨损20 %~50 %的优异极压抗 磨性能、突出的减摩性能、优良的抗氧化性能 等特点。实验室评定和实际行车试验显示,SJ 级汽油机油中加入千分之一的纳米铜润滑油节 能抗磨添加剂后, 摩擦系数可降低30 % , 磨损可 降低34 % , 燃油经济性提高5 个百分点, 平均油 耗可降低1. 44 %~3. 09 %。
大的是纳米尼龙, 占绝对主导地位,其次是纳米聚
烯烃。另外,还有纳米聚酯、纳米紫外固化丙烯酸酯 树脂、纳米聚酰亚胺、纳米聚甲醛等。它们具有良 好的耐热性和力学性能。美国通用汽车( GM) 公司 开发出第一个纳米聚烯烃部件,该公司与树脂生产厂 Basell 公司、粘土生产厂Southern 粘土产品公司三 家经过4 年合作开发的聚丙烯纳米复合材料用于汽 车上车踏板。纳米粘土含量2 %~3 % ,可取代20 %~30 %滑石填充聚丙烯,而且轻20 % ,收缩率更小, 低温韧性更佳; 纳米聚丙烯刚性高, 可减薄制品厚度 因而缩短成型时间, 从两个方面降低制品成本。
汽车尾气分析仪
10 纳米汽车漆
• 汽车烤漆的剥落与老化是造成汽车美观程度变差的主要因素,其 中又以老化为棘手且难以控制的变量。影响烤漆老化的因素很多, 但其中最关键的当属太阳光中的紫外线, 如同上一小节所述, 紫外 线容易使材料的分子链断裂, 进而使材料性能老化,高分子塑料如 是,有机涂料亦如是。目前最能有效遮蔽紫外线的材料,首推
储存和凝聚大量的氢气,并可做成燃料电池驱动汽车。
碳纳米管比钢要坚硬得多,比碳素纤维结实10 倍。碳素纤 维在汽车车身生产中应用非常广泛, 是汽车中的高档材料, 原来只在赛车上应用,现在也只停留在高档车上。假如碳 纳米管的生产成本降到一个比较合理的水平,就能在汽车 应用领域中大显神威。
▪4纳纳米复米合汽氧车化锆发是动目前机最材成料功应用在工业
3 碳纳米材料
碳纳米管又名巴基管, 是一种具有独特结构的一维量子材 料,具有独特的电子结构和物理化学性质。它可以在较低 的气压下存储大量的氢元素,利用这种方法制成的燃料不 但安全性能高,而且清洁,在汽车工业将会有广阔的应用前 景。我国科学家合成一种高质量的碳纳米管材料, 使我国 新型储氢材料研究一举跃入世界先进行列。此种新材料能
上的纳米材料之一, 海赛(天津) 公司拥有4 条生产线, 年产复合氧化锆能力为1200t。 纳米复合锆系列材料显著地提高了材料的 耐高温性能和导氧及储氧功能,被广泛应用 在欧美市场上最新汽车发动机及尾气排放 控制系统中。以纳米锆材料为基础开发出 的催化剂材料在催化性能及反应器微型化 方面同样达到了国际先进水平。
▪ 2004 年5 月,美国通用汽车和蒙特北美公司
成功开发出新一代纳米塑料材料——聚烯
烃热塑性弹性体。它是一种高性能聚
烯烃品, 在常温下成橡胶弹性, 具有密度小、 弯曲大、低温抗冲击性能高、易加工、可 重复使用等特点。其在车内应用的最大潜 在市场是取代聚氯乙烯应用于大型配件,与 聚氯乙烯相比, 除了可回收外, 还有长期耐 紫外线、色泽稳定、质量较轻等优点。
武汉大学化学与分子科学院在纳米二氧化钛的研究方面取得了突破。采 用武汉大学专利技术生产纳米级二氧化钛,其成本只有国外成本的1/ 4 左 右。日本已在高速公路两侧和隧道内设置涂覆了纳米级二氧化钛的光催 化板, 用以Biblioteka Baidu氮氧化物,防汽车尾气。目前,世界上仅有少数几家公司能够 生产纳米级二氧化钛。
汽车尾气排放管
1 纳米车用塑料
▪ 纳米塑料可以改变传统塑料的特性, 呈现 出强度高、耐热性强、比重更小等优异物 理性能以及良好的透明度和较高的光泽度。 吸引汽车业的纳米功能塑料有阻燃塑料、 增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料 等。
▪ 2003 年12 月, 中国科学院化学所工程塑料国家重点 实验室成功利用插层复合技术, 将我国丰产的一种天 然纳米材料———蒙脱土均匀分散到聚合物中,从而 形成纳米塑料。目前应用于汽车的纳米塑料产量最
以色列的纳米材料公司是一家以开发新材料在 发动机、齿轮和传输系统方面的应用为主业的 高技术公司。这家公司与德国大众汽车公司展 开合作,在利用纳米技术开发新型润滑剂方面处 于领先地位。他们成功地开发了能够应用于汽 车机械部件的干性润滑剂材料,可以使汽车机械 系统中所使用的材料的摩擦损耗减少到非常小。
7 纳米乳化剂
▪ 纳米乳化剂是应用高科技的纳米粒子的独特物化 性能, 配以化工原料制作的。它将纳米粒子、有 机胶体加入去离子蒸馏水混合、碾压搅拌,并加 氧化剂、防腐剂搅拌制成燃油纳米节能素,用此 产品调制的燃油稳定性好、节油率高达10 %~ 25 % ,在加水20 %的情况下,其燃烧值不变,炉膛 不腐蚀、不结胶,燃烧充分, 大大地减少了对环境 的污染, 开创了燃油乳化技术的先河。目前我国 已经研制出一种用纳米技术制造的乳化剂, 以一 定比例加入汽油后, 可使像桑塔纳一类的轿车降 低10 %左右的耗油量。
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