纳米技术在汽车上的应用.docx
【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流纳米技术在汽车上的应用.精品文档.纳米技术在汽车上的应用摘要：介绍了纳米技术在汽车用燃油、橡胶、塑料、燃料电池、涂料等领域的应用，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得到广泛应用，并将逐步改善或替代传统产品。关键词：纳米；技术；汽车；应用1.前言 从20世纪90年代初起，纳米技术在全世界得到迅速发展。纳米是一个计量单位，1纳米是1米的10亿分之一，纳米结构通常是指尺寸在100纳米以下的微小结构，在这种水平上对物质和材料进行研究和处理的技术称为纳米技术。当某一种物质降到纳米量级时，其物理性能和化学性能将产生质的变化，这些变化渗透到许多领域，因此纳米科技与众多学科密切相关，具有广泛的发展前景。同样纳米技术也将改变汽车工业，纳米技术进军传统汽车行业始于20世纪末，我国也一直在研究怎样利用纳米技术来促进传统汽车产业的结构调整和推进汽车产业升级。本文主要介绍纳米技术在汽车工业中的应用。2.纳米汽油在汽车上的应用利用纳米技术研制开发的汽油乳化剂，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使用。利用纳米技术开发的燃油微乳化剂已经开始小批量投入生产，将其以适当的比例加入到燃油中可对燃油的品质进行改造，在燃烧前这些纳米级的微乳化剂液珠因高温气化而产生“微爆”，使燃油形成二次雾化，促进燃油最大限度地在发动机内充分燃烧，从而达到节能和降低尾气排放的效果，并可增加发动机的输出功率。交通部汽车运输节能技术检测中心专家试验后认为，汽油在加入该微乳化剂后，可降低机车油耗10%到20%，增加动力性能25%，并使尾气中的污染物（浮碳、碳氢化合物等）排放降低50%到80%，还可清洗积炭、提高汽油的综合性能、节约能源及减少污染。3 纳米材料在汽车润滑剂中的应用汽车在行驶过程中其众多的运动部件需要保证有良好的润滑，润滑油的润滑性和抗磨性是评价润滑油品质的重要指标，润滑油的物理性质在使用过程中会受到摩擦面运动和环境因素（温度、压力）的影响，使得油难以吸附在运动件表面形成一层液膜，从而使摩擦面的摩擦因数增加而磨损加剧。为此润滑油中通常都加了添加剂，但一般的润滑油添加剂都含有氯化物、聚四氟乙烯等有害物，且容易腐蚀摩擦表面。而纳米润滑剂则是采用纳米技术改善原润滑油分子结构的纯石油产品，这些直径仅为10纳米级的小油分子在摩擦过程中与摩擦副表面通过吸附、扩散等方式相结合形成一层超光滑的单分子有机保护膜，同时可填塞微划痕，达到增加润滑、减少磨损及修复保护的作用。与高级润滑油相比其极压可增加3到4倍，磨损面减少90%以上，极大地减少了金属与金属微孔接触的摩擦磨损，提高了汽车的动力性能，降低汽车的机械磨损和油耗，并可延长汽车零部件的使用寿命。其润滑机理如图1所示。4 纳米材料在汽车橡胶和塑料制品中的应用4.1 在橡胶中的应用在橡胶产品中加入纳米材料，可大幅度提高橡胶产品的耐磨性和介电常数，使用寿命和性能大为提高。传统的橡胶产品生产通常用炭黑粉体作补强填充剂、促进剂、防老化剂等。作为粉体状物质，当今一个重要的发展趋势是向纳米材料发展。目前，世界上著名的轮胎厂逐渐用白炭黑（11110nm）来代替炭黑（11500nm）制造绿色轮胎和节能轮胎，据说已取代5%10%的炭黑。在轮胎橡胶中使用纳米ZnO，不仅提高橡胶的高速耐磨性能、抗老化性能，其耐屈挠性能提高5倍，而且其用量比普通ZnO节约30%50%。另外，纳米CaCO3、纳米粘土、纳米Al2O3、纳米TiO2等在橡胶工业中的应用也有所进展。运用纳米材料生产的轮胎不仅色彩鲜艳，而且性能上也大大提高，轮胎侧面胶的抗折性能将由10万次提高到50万次。4.2 在塑料制品中的应用在塑料中加入0.3%的纳米TiO2，经过700h热光照射后，其抗张强度损失仅为10%。以银、锌、铜等金属离子包覆纳米TiO2, CaCO3,沸石等制得的无机纳米抗菌剂，可利用纳米技术充分地分散于塑料制品中，将沾污在塑料上的细菌杀死或抑制其继续生长。这种高效的纳米抗菌塑料可以用于车门把手、座椅靠背、转向盘、车身内饰等部件。经表面处理的纳米级蒙脱土, SiO2,CaCO3等，对PP等塑料的结晶有明显的异相成核作用，可以提高PP等塑料的抗拉强度、冲击韧度和弹性模量，从而达到增强增韧的目的。增韧增强塑料可以极大地减轻汽车质量，广泛用于车门系统、座椅、保险杠、发动机内的各个系统。5 纳米技术在汽车涂料中的应用汽车表面需要涂料的保护和装饰。这就要求汽车涂层除要有高装饰性外，还要有优良的耐久性，包括抵抗大气紫外线、水分、化学物质及酸雨的侵蚀和抗划痕性。而纳米材料所特有的抗紫外线、抗老化、高强度和韧度、良好的静电屏蔽效应，及抗菌除臭功能，因而在汽车涂料应用中有着广阔的市场前景，成为当前汽车涂料业研究和开发的重要课题。它可以广泛地应用在汽车电泳底漆、中间涂料和面漆（含罩光清漆）中.6 纳米材料在汽车尾气净化中的应用纳米微粒表面形态随着粒径减小，表面光滑程度变差，形成了凹凸不平的原子台阶，增加了化学反应的接触面；纳米微粒尺寸小，表面积大，表面的键态和电子态与颗粒内部不同，表面原子配位不全，导致表面活性位置增加，因此纳米粒子具有更强的催化性能。在汽车尾气净化催化剂中，常规稀土化合物换以稀土纳米粒子后，可以提高尾气中的CO,HC和NO的转化率。最新研究成果表明，复合稀土化合物的纳米级粉体有极强的氧化还原性能。以活性炭作为载体，以纳米Zr0.5Ce0.5O2粉体作为催化活性体的汽车尾气净化催化剂，由于其表面存在Zr4+/Zr3+及Ce4+/Ce3+，电子可以在其三价和四价离子之间传递，具有极强的电子得失能力，再加上纳米材料比表面大，空间悬键多，吸附能力强，因此它在氧化CO的同时还原NO。中科院唐定骧等人用纳米La2O3和CeO2作为汽车尾气净化剂涂层添加剂的结果表明，用纳米粉末一次涂层量比非纳米一次涂层量高近/ 倍，从而催化活性大有提高，50%CO转化时温度降低了近40度。这意味着稀土纳米粒子催化剂或作为主催化剂的添加剂比普通稀土材料具有更奇特的催化性能。7 结束语钱学森院士曾预言：“纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的重点，会是一次技术革命，从而将是21世纪的又一次产业革命。”而纳米技术的发展也必将推动我国汽车产业的升级和结构调整，可实现汽车技术的更新换代，降低物耗和能耗，提高投入和产出比，将使传统的汽车工业显现出新的活力，提高我国汽车工业的竞争实力。参考文献（1） 刘学然，曹占义，冉旭，邱丰 纳米技术在汽车上的应用（2） 郁大同 纳米技术在汽车工业中的应用（3） 李洪智，付百学，孟庆瑜 纳米技术在汽车上的应用（4） 相会强, 刘彦君, 智艳生 纳米稀土催化技术在汽车尾气净化中的应用
