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