เทคโนโลยีนาโนใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์

- Mar 16, 2018-

1959 ผู้ชนะรางวัลโนเบลอเมริกัน, Charlie Feynman (Richard Phillips Feynman), สถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนียในสหรัฐอเมริกาในที่ประชุมประจำปีของการคาดการณ์ทางกายภาพของอเมริกัน: "ถ้า คนสามารถในระดับอะตอม / โมเลกุลขึ้นวัสดุการประมวลผลอุปกรณ์การผลิตจะมีการค้นพบใหม่ที่น่าตื่นเต้นมากคนจะเปิดโลกใหม่ทั้งหมด. วันนี้คำพยากรณ์ของ feynman เป็นจริงแล้วนี่เป็นเทคโนโลยีนาโนที่กวาดโลกไปแล้ว

นาโนเทคโนโลยีหมายถึงการศึกษากฎหมายและลักษณะเฉพาะของอิเล็กตรอนอะตอมและโมเลกุลภายในช่วง 0.1-100 นาโนเมตรและถูกนำมาใช้เพื่อสร้างวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีที่ครบวงจรสำหรับสารต่างๆ หนึ่งนาโนเมตรเป็นหนึ่งพันล้านของมิเตอร์ดังนั้นพื้นที่เล็ก ๆ จึงเป็นหน่วยพื้นฐานของสสารพื้นที่อะตอมและโมเลกุล เมื่อวัสดุ "บด" กับนาโน "nanomaterials" พวกเขาจะไม่เพียง แต่เปลี่ยนจากแสงไฟฟ้าความร้อนและแม่เหล็ก แต่ยังมีคุณสมบัติใหม่ ๆ เช่นรังสีการดูดซึมและการดูดซับ นับตั้งแต่ช่วงต้นทศวรรษที่ 1980 เป็นต้นมาหลังจากการประดิษฐ์กล้องสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็คทรอนิคส์ (STM) โลกเกิดในหน่วยเล็ก ๆ แห่งหนึ่งของงานวิจัยนาโนวิทยาศาสตร์ในยุค 90 นาโนศาสตร์ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ววัสดุนาโนนาโน วิทยาศาสตร์เคมี, กลศาสตร์, นาโนชีววิทยาและอื่น ๆ , ผลิตภัณฑ์นาโนเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นยังโผล่ออกมาอย่างไม่มีที่สิ้นสุดและเริ่มมีส่วนร่วมในอุตสาหกรรมยานยนต์

นาโนเทคโนโลยีเป็นเทคโนโลยีหลักของการพัฒนารถยนต์ นาโนเทคโนโลยีสามารถนำมาใช้จากร่างกายรถไปยังล้อเกือบทั้งหมดของพวกเขา การใช้เทคโนโลยีนาโนเทคโนโลยีในรถยนต์จะช่วยลดการสึกหรอของชิ้นส่วนรถยนต์ลดการใช้รถยนต์และลดต้นทุนในการใช้รถยนต์ ในบางกรณีก็สามารถขจัดมลพิษไอเสียรถยนต์และปรับปรุงการปล่อยมลพิษ ในปัจจุบันผลิตภัณฑ์รถยนต์จำนวนมากได้เริ่มนำเทคโนโลยีนาโนมาใช้และ nanometers ขนาดเล็กจะทำให้รถยนต์มีการเปลี่ยนแปลงได้มาก

หนึ่งรถใช้ยางพลาสติก

พลาสติกมากขึ้นจะใช้ในการผลิตรถยนต์ นาโนพลาสติกสามารถเปลี่ยนลักษณะของพลาสติกแบบดั้งเดิมและมีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีเยี่ยม ได้แก่ ความแข็งแรงสูงทนต่อความร้อนสูงและสัดส่วนที่น้อยลง เนื่องจากอนุภาคนาโนมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงที่มองได้วัสดุนาโนจึงสามารถแสดงความโปร่งใสและความเงางามสูงได้และวัสดุนาโนดังกล่าวมีช่วงการใช้งานในรถยนต์เป็นจำนวนมาก วัสดุที่ได้รับการบำบัดด้วยนาโนเทคโนโลยีบางส่วนมีความทนทานต่อการสึกหรอถึง 27 เท่าและเหล็กกล้า 7 เท่า

การใช้ยางสำหรับรถยนต์เป็นที่ใหญ่ที่สุด ในการผลิตยางรถยนต์ยางพาราส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของผงคาร์บอนแบล็คคาร์บอนขาวคาร์บอนและสารเสริมอื่น ๆ ซึ่งเป็นสารตัวเติมโปรโมเตอร์สารต่อต้านริ้วรอยเป็นต้นในกรณีของสารที่เป็นผง nano-ization เป็นสารหลัก แนวโน้มการพัฒนาในปัจจุบัน ข้อเท็จจริงวัสดุนาโนและอุตสาหกรรมยาง ได้แก่ ความสัมพันธ์ระหว่างต้นค่อนข้างใกล้ชิดเป็นส่วนใหญ่ของผงอนุภาคปุ๋ยยางขนาดนาปีในวัสดุช่วงหรือใกล้วัสดุนาโนเช่นอนุภาคคาร์บอนสีดำขนาดประมาณ 11 ~ 500 นาโนเมตร; ขนาดอนุภาคของคาร์บอนแบล็คสีขาวมีขนาด 11 ~ 110 นาโนเมตร การใช้วัสดุนาโนในการผลิตผลิตภัณฑ์ยางเริ่มขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 โดยใช้คาร์บอนเสริมแรง ในยุค 40 การประดิษฐ์ประสบความสำเร็จในการพัฒนายางนาโนไวท์คาร์บอนเสริมสีดำเพื่อผลิตยาง ปัจจุบันผู้ผลิตยางรถยนต์ชื่อดังของโลกค่อยๆใช้ถ่านคาร์บอนขาวแทนคาร์บอนแบล็คเพื่อผลิตยางสีเขียวและยางประหยัดพลังงานตามการตรวจสอบนี้ได้เปลี่ยนคาร์บอนสีดำ 5% ~ 10%

นาโนเทคโนโลยียุคใหม่ได้ใช้สารนาโนอื่น ๆ เป็นสารเติมแต่งแล้วและไม่มีการใช้คาร์บอนขาวหรือคาร์บอนแบล็ก, ZnO, CaCO3, Al2CO3, TiO2 เป็นต้นการเปลี่ยนแปลงที่ใหญ่ที่สุดคือสีของยาง จะไม่ถูก จำกัด ให้เป็นสีดำและสามารถมีความหลากหลายของสีสดใส นอกจากนี้ยังไม่คำนึงถึงความแข็งแรงความต้านทานการขัดถูและประสิทธิภาพการต่อต้านริ้วรอยยางนาโนเมตรใหม่มากกว่ายางแบบดั้งเดิมเป็นเลิศเช่นความต้านทานการแตกพลาสติกด้านข้างยางจะเพิ่มขึ้นจาก 100000 ถึง 500000 ครั้ง

นอกจากนี้มอเตอร์ทั่วไปของอเมริกาและ บริษัท อเมริกาเหนือ monte ได้ประสบความสำเร็จในการพัฒนาวัสดุพลาสติกนาโนใหม่ที่เรียกว่า polyolefin thermoplastic elastomer เป็นผลิตภัณฑ์โพลีโอเลฟินที่มีประสิทธิภาพสูงเป็นยางยืดหยุ่นที่อุณหภูมิห้องโดยมีความหนาแน่นน้อยดัด , ทนต่อแรงกระแทกอุณหภูมิต่ำสูง, การประมวลผลง่ายนำมาใช้ใหม่ ฯลฯ polyolefin เทอร์โมยางในการประยุกต์ใช้ยานพาหนะเป็นตลาดที่มีศักยภาพที่ใหญ่ที่สุดเพื่อแทนที่โพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) ถูกนำไปใช้กับชิ้นส่วนขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับโพลิไวนิลคลอไรด์ (PVC) การรีไซเคิลและระยะยาวความต้านทานยูวีสีและความเป็นเงามีเสถียรภาพที่มีคุณภาพเป็นแสง ฯลฯ อุตสาหกรรมคาดการณ์ว่าใน 20 ปีข้างหน้าคอมโพสิตองค์ประกอบ nanoscale จะแทนที่ผลิตภัณฑ์พลาสติกที่มีอยู่ในยานยนต์ในปริมาณมากที่มีตลาดมาก ที่อาจเกิดขึ้น

การประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์นี้ในชิ้นส่วนรถยนต์ค่อนข้างกว้างขวาง ใช้เป็นหลักสำหรับก้านความปลอดภัย, หม้อน้ำ, แชสซี, แผ่นด้านนอกของร่างกาย, ฝาครอบล้อ, หลังคาเคลื่อนย้ายได้และเทปป้องกันอื่น ๆ , shield ลมและอื่น ๆ ในการตกแต่งภายในที่ใช้เป็นหลักในแผงหน้าปัดและแผงภายในวัสดุถุงลมนิรภัยและอื่น ๆ

จะมีพลาสติกมากขึ้น การประยุกต์ใช้วัสดุนาโนในพลาสติกไม่ได้เป็นเพียงผลเสริม แต่ยังสามารถเปลี่ยนลักษณะของพลาสติกแบบดั้งเดิมเช่นขนาดอนุภาคนาโนเมตรขนาดเล็กที่ดีมีชีวิตชีวาให้แสงเพิ่มพลาสติกเพื่อให้พลาสติกมีความหนาแน่นมากพลาสติก ออกมาคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีเยี่ยม: ความแข็งแรงสูงทนต่อความร้อนมีความแข็งแรงสัดส่วนที่น้อยลง เนื่องจากอนุภาคนาโนมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้นาโนพลาสติกจึงสามารถแสดงความโปร่งใสและความเงางามได้ดี นอกจากนี้ประสิทธิภาพการต่อต้านริ้วรอยแบบดั้งเดิมของพลาสติกยังไม่ดีส่งผลต่อการส่งเสริมและการใช้งาน เนื่องจากช่วงความยาวคลื่นของรังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์ระหว่าง 200 ~ 400 นาโนเมตร, การแตกหักของแถบโมเลกุลของพอลิเมอร์ในแถบจึงทำให้อายุวัสดุ แต่ตราบเท่าที่วัสดุพลาสติกสามารถดูดซับอนุภาคนาโนอัลตราไวโอเล็ต (uv) ซึ่งสามารถแก้ปัญหาได้เช่น เป็น SiO2, TiO2 ฯลฯ ในทั้งหมดนี้จะสามารถเห็นได้ว่ามีการใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์ nano-plastic

2. ทาสีสำหรับจิตรกรรมรถ

การลอกและอายุของสีรถยนต์เป็นปัจจัยหลักที่ทำให้รถยนต์มีความสวยงามน้อยลงและความชราเป็นตัวแปรที่ยากและยากในการควบคุม มีหลายปัจจัยที่มีผลต่ออายุในเคลือบที่อบ แต่ที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งคือรังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์ตามที่กล่าวไว้ในส่วนก่อนหน้านี้การแตกหักของเส้นใยนิวเคลียสของชิ้นส่วนพลาสติกได้อย่างง่ายดายจึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุริ้วรอยพลาสติกโพลีเมอร์ เพื่อให้เป็นสารเคลือบอินทรีย์ เนื่องจากแสงอัลตราไวโอเลตสามารถทำให้เกิดฟิล์มหลักขึ้นรูปในการเคลือบแตกหักโซ่โมเลกุลสร้างอนุมูลอิสระที่มีปฏิกิริยามากอนุมูลอิสระเหล่านี้เพื่อเพิ่มการสลายตัวของฟิล์มหลักขึ้นรูปโซ่วัสดุที่เกิดในการเปลี่ยนแปลงอายุเคลือบ สำหรับสารเคลือบอินทรีย์เนื่องจาก uv เป็นปัจจัยที่ก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมากที่สุดขององค์ประกอบทั้งหมดจึงสามารถปรับปรุงความต้านทานต่อความชราของสีได้อย่างมากหากสามารถหลีกเลี่ยงผลกระทบของรังสีอัลตราไวโอเลตได้ ปัจจุบันวัสดุป้องกันที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับรังสียูวีคืออนุภาคนาโนไททาเนียม

อนุภาคนาโนของ TiO2 เป็นหนึ่งในวัสดุนาโนหลักที่พัฒนาขึ้นในปลายทศวรรษที่ 1980 ผลของออปติคัลของ nano TiO2 แตกต่างกันไปตามขนาดของอนุภาคโดยเฉพาะอย่างยิ่ง TiO2 ชนิด nano-rutile ซึ่งเป็นวัสดุที่มีการปรับเปลี่ยนที่สำคัญที่สุดและมีแนวโน้มมากที่สุดในสีรถยนต์ การป้องกันของ nano TiO2 ในรังสีอัลตราไวโอเลตส่วนใหญ่จะกระจัดกระจายและขนาดอนุภาคเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อความสามารถในการกระเจิง ตามทฤษฎีมาว่าขนาดอนุภาคของ nano TiO2 อยู่ระหว่าง 65 ถึง 130nm และผลกระเจิงของรังสีอัลตราไบโอเลตนั้นดีที่สุด

และมีการใช้สีนาโนเพื่อป้องกันการเกิดรอยขีดข่วนของรอยขีดข่วนซึ่ง บริษัท daimlerchrysler ระบุว่าตั้งแต่ปลายปี พ.ศ. 2546 โดยใช้สเปรย์ตัวถังรถรุ่นใหม่ที่ใช้สีนาโนเมตรเพื่อป้องกันการเกิดรอยขีดข่วนขนาดเล็ก หลังจากใช้เวลานานกว่าสี่ปีในการพัฒนานาโนมาแล้วนักวิจัยของ บริษัท สามารถสร้างเครือข่ายของอนุภาคเซรามิกขนาดจิ๋วในรถที่ทาสีได้ จากการทดสอบ 150 คันพบว่าสีของนาโนไม่เพียง แต่ความสว่างสูงกว่าสีเดิมถึง 40% และเมื่อร่างกายชนกับวัตถุอื่น ๆ เล็กน้อยเพื่อป้องกันไม่ให้รอยขีดข่วนปรากฏขึ้นดีกว่าสีดั้งเดิม สีใหม่จะมีให้เลือกหลายรุ่นเช่น mercedes-benz E, S และ SLK ในอนาคตอันใกล้นี้และมีการใช้สีนาโนใหม่ในรถคันอื่น ๆ ของ บริษัท ตั้งแต่ปี 2547

3. วัสดุตัวเร่งปฏิกิริยาไอเสียรถยนต์

การเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจอย่างยั่งยืนในประเทศกำลังพัฒนาเช่นจีนความเป็นเจ้าของรถยนต์ทั่วโลกกำลังเพิ่มขึ้นทุกปีและปัญหามลพิษไอเสียจากรถยนต์เป็นเรื่องที่รุนแรงมากขึ้นเรื่อย ๆ รัฐบาลจึงมุ่งเน้นไปที่ประเด็นสำคัญ เป็นวิธีหลักในการแก้ไขมลพิษไอเสียรถยนต์ มีหลายวิธีในการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในการทำให้บริสุทธิ์ไอเสียรถยนต์และหลักคือแพลทินัมโลหะมีค่าแพลเลเดียมโรเดียมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ternary รถยนต์ CO, HC และ NOx ในไอเสียมีประสิทธิภาพ catalytic สูงมาก แต่โลหะมีค่ามี: (1) ทรัพยากรที่หายากหายากและมีราคาแพง (2) เป็นเรื่องง่ายที่จะมีพิษ Pb, S และ P และทำให้ความล้มเหลวของตัวเร่งปฏิกิริยาและลักษณะอื่น ๆ ดังนั้นในหลักฐานของการรักษาผลการเปลี่ยนแปลงที่ดีเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงที่บางส่วนหรือทั้งหมดของโลหะมีค่าควรจะถูกแทนที่

มันเป็นหนึ่งในแนวโน้มการพัฒนาในปัจจุบันเพื่อแทนที่โลหะมีค่าด้วยวัสดุนาโนที่มีอยู่ในแผ่นดินที่มีค่า ธาตุดินที่หายากมีฟังก์ชันเฉพาะและมีโครงสร้างอะตอมที่สูงซึ่งสามารถโต้ตอบกับองค์ประกอบทั้งหมดและมีผลกระทบต่อตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเอกลักษณ์ เพิ่มไปที่ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีค่าสามารถเพิ่มขึ้นอย่างมากในตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะมีค่าสามารถทนต่อความต้านทานความมั่นคงอุณหภูมิสูงและในเวลาเดียวกันสามารถลดปริมาณของโลหะมีค่าธาตุดังนั้นธาตุดินเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาไอเสียรถยนต์ที่ดีมากหรือตัวแทนของ . นอกจากนี้เนื่องจากวัสดุหลังจากอนุภาคนาโนมีพื้นผิวและทำให้เกิดการกลายพันธุ์วัสดุเช่นผลขนาดเล็กทำให้ประสิทธิภาพการทำงานที่ดีขึ้นอื่น ๆ ดังนั้นวัสดุดินที่หายากอนุภาคนาโนที่ใช้ในตัวเร่งปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยายานยนต์จะมีผลกระทบจากวัสดุอื่น ๆ ไม่สามารถเปรียบเทียบ .

ปัจจุบันประเทศของเราได้พัฒนาสารทำอิมัลชันที่ทำด้วยเทคโนโลยีนาโนและมีสัดส่วนของน้ำมันเบนซินทำให้สามารถลดการใช้เชื้อเพลิงของรถยนต์เช่นซานตาน่าได้ประมาณ 10% นอกจากนี้แอพพลิเคชั่นนาโนเทคโนโลยียังสามารถประหยัดเงินในเซลล์เชื้อเพลิง เนื่องจากวัสดุนาโนเมตรที่อุณหภูมิห้องมีความสามารถในการเก็บไฮโดรเจนที่ยอดเยี่ยมตามผลการทดลองที่อุณหภูมิห้องภายใต้ความดันบรรยากาศประมาณสองในสามของไฮโดรเจนอาจปราศจากวัสดุนาโนเหล่านี้จึงไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์จัดเก็บไฮโดรเจนเหลวเหลวที่มีราคาแพง

สถาบันเคมีและวิทยาศาสตร์โมเลกุลของมหาวิทยาลัยหวู่ฮั่นได้ทำการค้นคว้าเกี่ยวกับไททาเนียมไดออกไซด์นาโนเกรด การใช้เทคโนโลยีสิทธิบัตรมหาวิทยาลัยหวู่ฮั่นเพื่อผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์นาโนค่าใช้จ่ายเพียงประมาณหนึ่งในสี่ของค่าใช้จ่ายของต่างประเทศ การประดิษฐ์ไทเทเนียมไดออกไซด์นาโนเป็นพัฒนาการใหม่ในด้านการวิจัยไทเทเนียมไดออกไซด์ในปลายทศวรรษที่ 1980 นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นและอเมริกันได้ค้นพบว่าสารนี้สามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการทาสีโลหะรถยนต์ระดับไฮเอนด์ ในประเทศญี่ปุ่นมีการติดตั้งแผ่น photocatalytic plate ที่มีไททาเนียมไดออกไซด์นาโนที่ติดตั้งทั้งสองด้านของทางหลวงและในอุโมงค์ ปัจจุบัน บริษัท เพียงแห่งเดียวในโลกสามารถผลิตไทเทเนียมไดออกไซด์นาโนได้

ครอบคลุมด้านบน knowable พัฒนาเทคโนโลยีรถยนต์ในอนาคตส่วนใหญ่มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับนาโนเทคโนโลยีแน่นอนทุกส่วนของรถจะ nano มูลค่าเพิ่มขึ้นจำเป็น แต่ในแง่ญาติราคาและราคาขายจะ เพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้นชิ้นส่วนรถยนต์นาโนและรถเพื่อการพาณิชย์ที่แท้จริงยังคงมีอยู่อย่าง จำกัด แต่ไม่ต้องสงสัยเลยว่าอุตสาหกรรมยานยนต์เป็นสัญลักษณ์สำคัญของอุตสาหกรรมสมัยใหม่การนำเทคโนโลยีนาโนมาใช้ในการพัฒนาเทคโนโลยียานยนต์ในอนาคตจะเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้และจะกลายเป็นหลักประกันในการยกระดับเทคโนโลยียานยนต์ เป็นที่เชื่อกันว่าในอนาคตอันใกล้นี้นาโนเทคโนโลยีจะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาการผลิตรถยนต์