纳米技术在汽车上的应用(论文)

纳米技术在汽车上的应用
杨**
摘要:由于纳米材料具有微粒尺寸小、表面积大、透光性好、抗紫外线、抗老化、高强度和韧性等特殊性能，因此随着纳米材料的研制和开发，纳米技术将在汽车工业多个领域中地到广泛应用，并逐步改善或替代传统产品。

关键词：纳米技术发展汽车应用
1)纳米技术促进了汽车材料业的发展
纳米技术可应用在汽车的任何部位，包括车身、地盘、内装、轮胎、传动系统、排气系统等均可因纳米技术的运用而产生不同的功能特性。

例如：车身部分，纳米技术科强化钢板结构，使车体更耐撞而达到安全的要求，另外利用纳米涂料烤漆，可使车身外观色泽更为光亮，且更耐蚀、耐磨；内装部分，可利用纳米粒子特有的抗菌、除污特性，达到消费者所重视的清洁、健康的要求；传动系统部分，包括引擎及各种零件，若经过纳米化处理，将能提升汽车性能同时延长使用寿命；在排气系统方面，利用纳米金属作为触媒，其转化鲜果更佳。

纳米技术更够从汽车车身应用到车轮，几乎涵盖了汽车的全部，由于纳米技术特奇功效，它在汽车上得到了广泛的应用。

汽车排气触媒材料随着我国等发展中国家经济持续大幅度成长，全球汽车保有量也逐年攀升，而所衍生的汽车排气污染问题日益严重，已成为各国政府关注的重要课题。

加装触媒转换器，是目前解决汽车排气污染的主要方式。

用于汽车排气净化的触媒有许多种，而主流是以贵金属铂、钯、铑作为三元触媒，其对汽车排放废气中的CO、HC、NOx具有很高的触媒转化效率。

但贵金属具有资源稀少、取得不易、价格昂贵，易发生P b、S、P中毒而使触媒失效等特性。

因此
在保持良好转化效果的前提下，部分或全部取代贵金属，寻求其他高性能触媒材料已成为必然的趋势。

目前被用于汽车触媒的纳米级稀土材料，主要为Ce及镧（La）的氧化物。

实验证明，添加纳米稀土材料的触媒，不但转换效率大幅度提高，转换温度也能有效降低，对汽车排气污染的控制能力大为提升。

而除了纳米级稀土材料之外，其它纳米金属材料，如：纳米级稀土材料之外，其它纳米金属材料，如：纳米级过渡金属材料钴（Co）及Zr的氧化物，对CO及NOx等污染物，亦有相当不错的装换效率。

2）降低汽车部件的磨损
磨损、疲劳、腐蚀是机械材料失效的三种主要形式。

磨损造成的经济损失十分巨大，在美国因摩擦磨损造成的经济损失每年超过2000亿美元，纳米润滑剂能够很好的解决机械磨损问题。

纳米润滑剂是采用纳米技术改善润滑分子结构的纯石油产品，它不对任何润滑剂、稳定剂、处理剂、发动机增润剂或减磨剂等产生不良作用，只是在零件金属表面自动形成纯烃类单个厚度的一层薄膜。

由于这些微小的烃类分子间的相互吸附作用，能够完全填充金属表面的微孔，最大可能地减少金属与金属间微孔的摩擦。

与高级润滑剂或固定添加剂相比，其极压可增加3~4倍，磨损面减少16倍。

由于金属表面得到了保护，减少磨损，使用寿命成倍增加。

另外，由于纳米粒子尺寸小，经过纳米处理的部分材料耐磨性是黄铜的27倍，钢铁的7倍，目前纳米陶瓷轴承已经应用在奔驰等高级轿车上，使机械转速加快、质量减少、稳定性增强，使用寿命延长。

3）降低汽车的油耗
汽油是汽车业与新技术链接的开端。

纳米汽油已在中国研制成功，节约能源和减少污染时它的最大优点。

该技术是一种利用现代最新纳米技术开发的汽油微乳化剂。

它能对汽油品质进行改造，最大限度地促进汽油燃烧，使用时只要将微乳化剂以适当比例加入汽油便可，交通部汽车运输节能技术检测中心的专家经试验后认为，汽车在使用加入该微乳化剂的汽油后，可降解其油耗10%~20%，增加动力性能25%，并使尾气中的污染物（浮碳、碳氢化合物和氮氢化合物等）排放降低50%~80%。

它还可以清除积碳，提高汽油的综合性能。

4）杜绝渗漏
专家预测，纳米界面材料技术即超双亲性二元协同界面材料技术（亲水亲油）和超双疏型界面材料技术（疏水疏油），可以在任何材质表面实现。

因此，如果国产橡胶材料应用这两种技术，那么困扰国产汽车的漏油、渗油等问题将得到解决。

5）抗菌消臭功能与吸附能力
常见在车内会有一种特有的怪气味，它们来源于汽车内装饰材料中的树脂添加剂里所挥发性物质。

另外，还有汽车内的香烟味、汗臭味等异味。

这些气味被座椅、壁板等表面吸收，留存于汽车内而难以清除。

纳米材料具有强大的抗菌消臭功能与吸附能力，因此利用某些纳米微粒作为载体，吸附抗菌离子，制成脱臭涂料用于汽车内装饰等表面达到杀菌、抗菌的目的。

用纳米ZnO/SiO2颗粒作为消臭剂的除臭纤维，能吸收臭气，净化空气，可用于汽车内饰仿品、窗帘用纺织
品等。

纳米ZnO微粒不仅具有良好的紫外线遮蔽功能，而且也具有优越的抗菌、消毒、除臭功能，因此将其作为功能助剂，对天然纤维整理后可以获得性能良好的抗菌织物。

6）汽车尾气净化
大气污染一直是各国政府需要解决的难题，空气中超标的二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）和氮氢化物(NOx)是影响人类健康有害气体，纳米材料和纳米技术的应用能够最终解决产生这些气体的污染问题。

工业生产中使用的汽油、柴油以及作为汽车燃料的汽油、柴油等，由于含有硫的化合物燃烧时会产生SO2气体，这是SO2污染源。

所以石油提炼工业中有一道脱硫工艺以减低硫的含量。

纳米钛酸钴（CoTiO3）是一种非常好的石油脱硫催化剂。

以55~70mm的钛酸钴半径作为催化活体多孔硅胶或Al2O3陶瓷作为载体的催化剂，其催化效率极高。

经它催化的石油中硫含量小于0.01%，达到国际标准。

最新研究成果表明，复合稀土化物的纳米级粉体具有极强的氧化还原性能，这是其它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（CO）和氮氧化物（NOx）的污染问题。

以活性炭作为载体、纳米粉体催化活性体的汽车尾气净化催化剂，电子可以在其三价和四价离子之间传递，因此具有极强的电子得失能力和氧化还原性，再加上纳米材料比表面积大、空间悬键多、吸附能力强，因此它在氧化一氧化碳的同时还原氮氧化物和氮气。

纳米有序介孔氧化浩材料也有很好的催化作用，这种催化作用的温度可以明显地降低，可以使起催化作用的温度可以明显地降低，可以使起催
化反应的温度降到200℃以下，这在汽车行业里有非常重要的应用。

但是温度比较低时，催化剂还没有发生化学作用，这就可以减少汽车尾气的污染，催化剂在我国工业的发展和环境的保护中发挥着重要作用。

7）降低汽车尾气的污染
我国科学家利用碳纳米技术合成世界上最细的碳纳米管。

这种新型材料能储存和凝聚大量的氢气，并可能做成储存氢的燃料电池驱动汽车，使我国新型储氢材料研究一举跃上世界先进水平。

氢是取之不尽用之不竭的清洁能源，也是未来能源的希望，但储存等方面的问题制约着氢气的开发利用。

已有的稀土材料由于含量少，应用也受到限制。

在进一步的研究中，科学家发现，他们自制的纳米材料在室温下具有优异的储存氢气性能，储存氢气能力达到4%以上，至少是稀土的2倍。

根据试验结果推测，室温常压下，约2/3的氢从这些可被多次利用的纳米材料中释放。

由于氢燃烧后的产物是水，如果它能代替石油燃料被投入使用，那么我们的环境奖更加清洁。

纳米玻璃也是一种高科技纳米材料。

由于其中的颗粒非常小，所以它的透光性以及机械强度等均表现出优异性能。

它主要是让特定波长的光照射一种高科技复合新型纳米材料，它可以激发“电子—空穴”和周围的水、氧气发生反应后，就具有了二氧化硫、苯等污染物直接分解成无毒无味的物质，从而达到消除空气污染的目的。

这样不仅使汽车不产生污染，而且还能起到净化空气的目的。

结束语
国内外科技界已普遍认为，纳米技术已成为当今研究领域中最富有活力，对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象。

纳米科技正在推动人类社会产生巨大的变革，它不仅将促使人类认识纳米科技的革命，而且将引发一场新的工业革命。

面对这场世界性的新世纪角逐，国内科学家已发出呼吁，不能再像微电子技术那样落后他国，应在国家层次上确定纳米科技发展战略，制定我国的纳米科技计划。

突出重点，强化支持，并兼顾基础研究、应用研究和开发研究的协调发展。

未来汽车技术的发展，有极大部分与纳米技术密切相关，对于汽车制造商而言，纳米技术的有效运用，可说是技术升级、附加价值提升的最佳保证。

鉴于纳米材料和纳米技术将对汽车新能源、新材料、新部件带来了深远的影响。

汽车界也应对纳米技术的发展动态给予必要的关注，相信在不久的将来，纳米技术必将在汽车的制造领域得到更为广泛的应用。

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