纳米材料在汽车中的应用(ppt 26页)
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纳米材料的制备与应用课件
Ag的纳米微粒具有五边形十面体形状。 纳米材料的制备与应用课件
纳米材料的制备与应用课件
纳米材料的制备与应用课件
2. 纳米微粒的物理特性
纳米微粒具有大的比表面积，表 面原子数、表面能和表面张力随粒径 的下降急剧增加，小尺寸效应，表面 效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道 效应等导致纳米微粒的热、磁、光、 敏感特性和表面稳定性等不同于常规 粒子，这就使得它具有广阔的应用前 景。
2.4 表面活性和敏感特性
纳米微粒具有高的表面活性。金属纳米微 粒粒径小于5nm时，使催化性和反应的选 择性呈特异行为。 例如，用Si作载体的Ni纳米微粒作催化剂 时，当粒径小于5nm时，不仅表面活性好， 使催化效应明显，而且对丙醛的氢化反应 中反应选择性急剧上升，即使丙醛到正丙 醛氢化反应优先进行，而使脱羰引起的副 反应受到抑制。
纳米材料的制备与应用课件
美国国家纳米计划2000年和2001 年的部门预算
2000 年预算 2001 年预算 增长率
国家科学基金会 0.97 亿$ 2.17 亿$ 124%
国防部
0.70 亿$ 1.10 亿$ 57%
能源部
0.58 亿$ 0.94 亿$ 66%
航天航空
0.05 亿$ 0.20 亿$ 300%
纳米材料的制备与应用课件
1990年4月IBM 公司的 科学家用35个 氙原子排列 成“IBM”字样, 开创了人类 操纵单个原子 的先河.
纳米材料的制备与应用课件
（3）纳米生物方面：纳米科技可使基因 工程变得更加可控，人们可根据自己的 需要，制造出多种多样的生物“产品”。 （4）纳米微机械和机器人方面：可以利 用纳米微电子学控制形成尺寸比人体红 血球小的纳米机器人，直接打通脑血栓， 清出心脏动脉脂肪沉积物，也可以通过 把多种功能纳米微型机器注入血管内， 进行人体全身检查和治疗。药物也可制 成纳米尺寸，直接注射到病灶部位，提 高医疗效果，减少副作用。
纳米材料的制备与应用课件
纳米材料的制备与应用课件
2. 纳米微粒的物理特性
纳米微粒具有大的比表面积，表 面原子数、表面能和表面张力随粒径 的下降急剧增加，小尺寸效应，表面 效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道 效应等导致纳米微粒的热、磁、光、 敏感特性和表面稳定性等不同于常规 粒子，这就使得它具有广阔的应用前 景。
2.4 表面活性和敏感特性
纳米微粒具有高的表面活性。金属纳米微 粒粒径小于5nm时，使催化性和反应的选 择性呈特异行为。 例如，用Si作载体的Ni纳米微粒作催化剂 时，当粒径小于5nm时，不仅表面活性好， 使催化效应明显，而且对丙醛的氢化反应 中反应选择性急剧上升，即使丙醛到正丙 醛氢化反应优先进行，而使脱羰引起的副 反应受到抑制。
纳米材料的制备与应用课件
美国国家纳米计划2000年和2001 年的部门预算
2000 年预算 2001 年预算 增长率
国家科学基金会 0.97 亿$ 2.17 亿$ 124%
国防部
0.70 亿$ 1.10 亿$ 57%
能源部
0.58 亿$ 0.94 亿$ 66%
航天航空
0.05 亿$ 0.20 亿$ 300%
纳米材料的制备与应用课件
1990年4月IBM 公司的 科学家用35个 氙原子排列 成“IBM”字样, 开创了人类 操纵单个原子 的先河.
纳米材料的制备与应用课件
（3）纳米生物方面：纳米科技可使基因 工程变得更加可控，人们可根据自己的 需要，制造出多种多样的生物“产品”。 （4）纳米微机械和机器人方面：可以利 用纳米微电子学控制形成尺寸比人体红 血球小的纳米机器人，直接打通脑血栓， 清出心脏动脉脂肪沉积物，也可以通过 把多种功能纳米微型机器注入血管内， 进行人体全身检查和治疗。药物也可制 成纳米尺寸，直接注射到病灶部位，提 高医疗效果，减少副作用。
第二讲纳米材料及其应用-PPT精选
GMR (2019年诺贝尔物理学奖）
磁学性能
1. 超顺磁性 2. 矫顽力 3. 居里温度 4. 磁化率
超顺磁性
纳米微粒尺寸小到一定临界值时进入超
顺磁状态，例如： -Fe，Fe3O4和 -Fe2O3粒径
I
2434NV2 nn1122 nn2222
I0
乳光强度与入射光的波长的四次方成反比。
故入射光的波长愈短，散射愈强。例如照射在溶
胶上的是白光，则其中蓝光与紫光的散射较强。
故白光照射溶胶时，侧面的散射光呈现淡蓝色，
而透射光呈现橙红色。
光学性能
纳米粒子的一个最重要的标志是尺寸与物理 的特征量相差不多，例如，当纳米粒子的粒径与 超导相干波长、玻尔半径以及电子的德布罗意波 长相当时，小颗粒的量子尺寸效应十分显著。与 此同时，大的比表面使处于表面态的原子、电子 与处于小颗粒内部的原子、电子的行为有很大的 差别，这种表面效应和量子尺寸效应对纳米微粒 的光学特性有很大的影响。甚至使纳米微粒具有 同样材质的宏观大块物体不具备的新的光学特性。 主要表现为以下几方面。
第二讲 纳米材料及其应用
1990年7月在美国巴尔基摩召开的国 际第一届纳米科学技术学术会议上，正 式把纳米材料科学作为材料科学的一个 分支公布于世。纳米材料科学的诞生标 志着材料科学已经进入了一个新的层次。
一 纳米材料具有独特的物理化学性质
1.力学性能（结构，晶格，硬度）
融
会
2.热学性能（熔点） 3.磁学性能
纳米微粒分散物系的光学性质
纳米微粒分散于分散介质中形成分散物系(溶 胶)，纳米微粒在这里又称作胶体粒子或分散相。 由于在溶胶中胶体的高分散性和不均匀性使得分散 物系具有特殊的光学特征。当分散粒子的直径大于 投射光波波长时，光投射到粒子上就被反射。如果 粒子直径小于入射光波的波长，光波可以绕过粒子 而向各方向传播，发生散射，散射出来的光，即所 谓乳光。由于纳米微粒直径比可见光的波长要小得 多，所以纳米微粒分散系应以散射的作用为主。由 雷利公式，可得以下结论：
磁学性能
1. 超顺磁性 2. 矫顽力 3. 居里温度 4. 磁化率
超顺磁性
纳米微粒尺寸小到一定临界值时进入超
顺磁状态，例如： -Fe，Fe3O4和 -Fe2O3粒径
I
2434NV2 nn1122 nn2222
I0
乳光强度与入射光的波长的四次方成反比。
故入射光的波长愈短，散射愈强。例如照射在溶
胶上的是白光，则其中蓝光与紫光的散射较强。
故白光照射溶胶时，侧面的散射光呈现淡蓝色，
而透射光呈现橙红色。
光学性能
纳米粒子的一个最重要的标志是尺寸与物理 的特征量相差不多，例如，当纳米粒子的粒径与 超导相干波长、玻尔半径以及电子的德布罗意波 长相当时，小颗粒的量子尺寸效应十分显著。与 此同时，大的比表面使处于表面态的原子、电子 与处于小颗粒内部的原子、电子的行为有很大的 差别，这种表面效应和量子尺寸效应对纳米微粒 的光学特性有很大的影响。甚至使纳米微粒具有 同样材质的宏观大块物体不具备的新的光学特性。 主要表现为以下几方面。
第二讲 纳米材料及其应用
1990年7月在美国巴尔基摩召开的国 际第一届纳米科学技术学术会议上，正 式把纳米材料科学作为材料科学的一个 分支公布于世。纳米材料科学的诞生标 志着材料科学已经进入了一个新的层次。
一 纳米材料具有独特的物理化学性质
1.力学性能（结构，晶格，硬度）
融
会
2.热学性能（熔点） 3.磁学性能
纳米微粒分散物系的光学性质
纳米微粒分散于分散介质中形成分散物系(溶 胶)，纳米微粒在这里又称作胶体粒子或分散相。 由于在溶胶中胶体的高分散性和不均匀性使得分散 物系具有特殊的光学特征。当分散粒子的直径大于 投射光波波长时，光投射到粒子上就被反射。如果 粒子直径小于入射光波的波长，光波可以绕过粒子 而向各方向传播，发生散射，散射出来的光，即所 谓乳光。由于纳米微粒直径比可见光的波长要小得 多，所以纳米微粒分散系应以散射的作用为主。由 雷利公式，可得以下结论：
纳米材料应用PPT课件
纳米催化剂
利用纳米催化剂对汽车尾 气、工业废气等进行处理， 减少大气中有害气体的排 放。
纳米滤网
利用纳米滤网对空气中的 颗粒物、病毒、细菌等进 行过滤，提高空气质量。
纳米脱硫脱硝技术
利用纳米技术对燃煤烟气 中的硫化物和氮化物进行 脱除，减少酸雨和光化学 烟雾的形成。
土壤修复
纳米肥料
纳米微生物
利用纳米技术将养分制成纳米级肥料， 提高肥料的利用率，减少化肥的使用 量。
目前面临的挑战与问题
安全问题
技术难题
纳米材料可能对人体健康和环境产生潜在 风险，需要加强安全评估和监管。
பைடு நூலகம்
纳米技术的生产成本高，技术难度大，需 要进一步研究和创新。
法规缺失
公众认知
目前缺乏针对纳米技术的专门法规和标准 ，需要完善相关法律法规。
提高公众对纳米技术的认知和理解，加强 科普宣传和教育。
解决策略与建议
太阳能电池
总结词
太阳能电池是利用纳米材料吸收太阳光并转化为电能的装置，具有高效、环保和可持续的特点。
详细描述
太阳能电池中的吸光材料通常为纳米级的多晶硅、染料或量子点等，能够吸收太阳光的可见光和近红外光，提高 太阳能的利用率。常见的太阳能电池包括晶体硅太阳能电池、染料敏化太阳能电池和量子点太阳能电池等。
分子诊断
纳米材料可以识别和检测生物标志物 和基因突变，实现疾病的早期诊断和 个性化治疗。
生物组织工程
组织修复与再生
利用纳米材料作为支架材料，引导细 胞生长和分化，促进受损组织的修复 和再生。
生物相容性
纳米材料可以提高植入材料的生物相 容性，降低免疫排斥反应，提高植入 成功率。
05 纳米材料在环保领域的应 用
纳米技术在各领域的应用PPT(49张)
➢ 用分子来存储信息的元器件研究很多，但多数分子存储器不是 采用单个的分子，而是分子团存储信息；而存储和读写的方式 也多采用光学方法。例用激光照射这些分子团，激发分子团发 光，以此实现信息的存储
➢ 1999年，耶鲁大学研制的分子存储器是选用一种十分特殊的 分子，它可以直接用电子学的方法存储和读取信息
生物计算机
生物计算机主要研究目标是寻找或创造一些特定的生物 分子，并期待这些生物分子能够更加快速地完成计算机的基 本运算和存储功能，代替目前的半导体计算机中央处理器 (CPU)和存储器。
蛋白质生物计算机 DNA生物计算机
蛋白质生物计算机
以蛋白质分子为材料制造的生物计算机，不仅体积 小，质量轻，能耗小，环境适应性强，而且运算速度和 信息储存能力比现有的计算机要高出数亿倍。同时具有 和人脑一样非常优越的分析，判断，联想，记忆等智能。
电子鼻
意大利科学家研制出一种用于疾病探测的“电子鼻”， 它可以嗅出人体各种疾病的气味，是一种早期发现疾病的有 效仪器。
在这种“电子鼻”中配有非常灵敏的极其微小的生物传感器， 可以将人体的各种气味转换成电信号，经过计算机处理后绘 制成一种人体“气味图谱”，用于分析人体的健康状况。
目前，科学家们正在编制各种疾病的气味图谱，其中包括各 种癌症的气味图谱，这样就可以使疾病的诊断变得更加容易。
该温度计只有头发丝直径的千分之一，能够分辨 出1nm空间范围内千分之一摄氏度的温度变化。 这项研究进展为纳米尺度温度传感器的应用打下 了一定的基础
纳米微粒探测器
传统探矿过程是在预先选定的位置上下钻取样品再 分析。下钻取样深度要达数十米，工作量巨大。此 外，探矿下钻取样位置选择有一定的随机性，下钻 取样得到的样品的分析结果有可能不是所期望的矿 石标本，使得探矿工程前功尽弃
➢ 1999年，耶鲁大学研制的分子存储器是选用一种十分特殊的 分子，它可以直接用电子学的方法存储和读取信息
生物计算机
生物计算机主要研究目标是寻找或创造一些特定的生物 分子，并期待这些生物分子能够更加快速地完成计算机的基 本运算和存储功能，代替目前的半导体计算机中央处理器 (CPU)和存储器。
蛋白质生物计算机 DNA生物计算机
蛋白质生物计算机
以蛋白质分子为材料制造的生物计算机，不仅体积 小，质量轻，能耗小，环境适应性强，而且运算速度和 信息储存能力比现有的计算机要高出数亿倍。同时具有 和人脑一样非常优越的分析，判断，联想，记忆等智能。
电子鼻
意大利科学家研制出一种用于疾病探测的“电子鼻”， 它可以嗅出人体各种疾病的气味，是一种早期发现疾病的有 效仪器。
在这种“电子鼻”中配有非常灵敏的极其微小的生物传感器， 可以将人体的各种气味转换成电信号，经过计算机处理后绘 制成一种人体“气味图谱”，用于分析人体的健康状况。
目前，科学家们正在编制各种疾病的气味图谱，其中包括各 种癌症的气味图谱，这样就可以使疾病的诊断变得更加容易。
该温度计只有头发丝直径的千分之一，能够分辨 出1nm空间范围内千分之一摄氏度的温度变化。 这项研究进展为纳米尺度温度传感器的应用打下 了一定的基础
纳米微粒探测器
传统探矿过程是在预先选定的位置上下钻取样品再 分析。下钻取样深度要达数十米，工作量巨大。此 外，探矿下钻取样位置选择有一定的随机性，下钻 取样得到的样品的分析结果有可能不是所期望的矿 石标本，使得探矿工程前功尽弃
《纳米材料》PPT课件 (2)
• 纳米半导体微粒存在不连续最高被 占分子轨道能级和最低未被占分子 轨道导致能隙带变宽（画图说明）
34
Quantum siБайду номын сангаасe effect
Bulk Metal
Nanoscale metal
Unoccupied states
Decreasing the size…
occupied states
Close lying bands
21
纳米材料的独特效应
※小尺寸效应 ※表面效应和边界效应 ※量子尺寸效应 ※宏观隧道效应
22
小尺寸效应
• 当超细微粒的尺寸和光波波长，传 导电子的德布罗意波长，超导态的 相干长度或者透射深度等物理尺寸 相当或者比它们更小时，一般固体 材料的周期性边界条件被破坏，声 光电磁，热力学等特性均会呈现新 的尺寸效应
纳米科技。
1
神奇的纳米材料
走近纳米材料.rm
2
纳米材料的发展过程
• 1959年Feynman提出许多设想:在原子或分子的 尺度上加工制造材料和器件，制造几千百纳米的 电路和10～100纳米的导线。
• 1962年Kubo理论提出:金属的超微粒子将出现量 子效应，显示出与块体金属显著不同的性能。
• 1969年Esaki和Tsu提出了超晶格的概念。
15
碳纳米管
由石墨的片状结构上运 用激光手段剥离下来 ，形成的石墨烯卷成 的无缝中空管体
直径虽只有头发丝的十 万分之一，可是导电 性为铜的一万倍。强 度是钢的100倍，质量 却只有其七分之一。 硬似金刚石，却可以 拉伸
16
超晶格材料
• 由两种不同组元以几个纳米至几十个纳米 的薄层交替生长。并保持严格周期性的多 层膜
34
Quantum siБайду номын сангаасe effect
Bulk Metal
Nanoscale metal
Unoccupied states
Decreasing the size…
occupied states
Close lying bands
21
纳米材料的独特效应
※小尺寸效应 ※表面效应和边界效应 ※量子尺寸效应 ※宏观隧道效应
22
小尺寸效应
• 当超细微粒的尺寸和光波波长，传 导电子的德布罗意波长，超导态的 相干长度或者透射深度等物理尺寸 相当或者比它们更小时，一般固体 材料的周期性边界条件被破坏，声 光电磁，热力学等特性均会呈现新 的尺寸效应
纳米科技。
1
神奇的纳米材料
走近纳米材料.rm
2
纳米材料的发展过程
• 1959年Feynman提出许多设想:在原子或分子的 尺度上加工制造材料和器件，制造几千百纳米的 电路和10～100纳米的导线。
• 1962年Kubo理论提出:金属的超微粒子将出现量 子效应，显示出与块体金属显著不同的性能。
• 1969年Esaki和Tsu提出了超晶格的概念。
15
碳纳米管
由石墨的片状结构上运 用激光手段剥离下来 ，形成的石墨烯卷成 的无缝中空管体
直径虽只有头发丝的十 万分之一，可是导电 性为铜的一万倍。强 度是钢的100倍，质量 却只有其七分之一。 硬似金刚石，却可以 拉伸
16
超晶格材料
• 由两种不同组元以几个纳米至几十个纳米 的薄层交替生长。并保持严格周期性的多 层膜
纳米材料简介及其应用ppt课件
ppt课件
6
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
(2) 纳米科技将引发一场新的工业革命
• 纳米技术是80年代初迅 速发展起来的前沿学科， 它使人们认识、改造微观 世界的水平提高到了一个 新的高度。纳米技术将用 于下一代的微电子器件即 纳米电子器件，使未来的 电脑、电视机、卫星、机 器人等的体积变得越来越 小.
其次，由于纳米科技是对人 类认知领域新疆域的开拓，人 类将面临对新理论和新发现重 新学习和理解的任务。
ppt课件
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
再次，从人类未来发展的角度看，可持续发展将是人 类社会进步的唯一选择。纳米科技推动产品的微型化、高 性能化和与环境友好化，这将极大节约资源和能源，减少 人类对其过分依赖，并促进生态环境的改善。这将在新的 层次上为可持续发展的理论变为现实提供物质和技术保证。
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病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
纳米电子器件中最有应用前景的是量子元器件。这 种利用量子效应制作的器件不仅体积小，还具有高速、 低耗和电路简化的特点。纳米电子学中另一个有趣的研 究热点是所谓的单电子器件,在单电子器件中，利用库仑 阻塞效应，甚至能够对电子一个一个的加以控制，这有 可能开发出单电子的数字电路或存储器。开发单电子晶 体管, 只要控制一个电子的行动即可完成特定功能,使功耗 降低到原来的1000—10000分之一。
7《纳米技术就在我们身边》课件(共25张PPT)
问题解决 纳米技术可以运用在哪些方面？
材料、技术
特点
功能
纳米在身边 （第3段）
纳米涂层 碳纳米管 纳米吸波材料
杀菌、除臭
用于冰箱内，延长保鲜期
比钢铁结实百倍，非常轻 做成天梯，太空旅行
吸收探测雷达波
隐形战机
纳米保健康 纳米检测技术 （第4段） 纳米缓释技术
极其灵敏 缓慢释放药力
疾病检测与预防 延长服药间隔
拓展空间
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
★纳米技术的应用
衣：在纺织和化纤制品中添加纳米微粒，可以除味、 杀菌、除静电。 食：利用纳米材料，冰箱可以抗菌。 纳米材料做的无 菌餐具、无菌食品包装用品已经面世。利用纳米粉末， 可以使废水彻底变清水，完全达到饮用标准。 纳米食 品色香味俱全，还有益健康。
行：纳米材料可以改进和提高交通工具的性 能指标。纳米陶瓷有望成为汽车、轮船、飞机 等发动机部件的理想材料，能大大提高发动机 效率、工作寿命和可靠性。纳米卫星可以随时 向驾驶人员提供交通信息，帮助其安全驾驶。
介绍得更明白形
象些。
如果把直径为1纳米的小球放到 乒乓球上，相当于把乒乓球放在地球 上，可见纳米有多么小。
运用作比较的说明方法生动地向 我们介绍了纳米是非常非常小的长度 单位。
纳米技术的研究对象一般在1纳米到100纳米之间，不 仅肉眼根本看不见，就是普通的光学显微镜也无能为力。
“无能为力”说明了1到100纳米之间的物 质就是普通的光学显微镜也没有能力去看见. 作者还用了“不仅……就……”的递进关系 的句子，进一步进行说明。
1.熟读课文，会认会写课文中的生字词。 2.如果让你利用纳米技术，你会把它运
用到什么地方？发挥想象写一篇200 字左右的小作文。
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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
• 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
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。
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。
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。
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
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
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。
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。
▪ 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。
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
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。
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, 用以除氮氧化物,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
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。
▪ 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。
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
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 %。
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。
▪ 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。
• 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
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。
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。
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。
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
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
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。
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。
▪ 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。
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
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。
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, 用以除氮氧化物,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
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。
▪ 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。
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
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 %。
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。
▪ 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。