Нанотехнологии в автомобилестроении реферат

Обновлено: 30.06.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Н.Н.Буркивченко , преподаватель,

мастер п/о, ОП «Колледж ЛНУ

Нанотехнологии в автомобильной промышленности

Нанотехнологии будут играть одну из основных ролей в автомобильном производстве, но в ближайшее время даже и не надейтесь увидеть что-нибудь похожее на футуристический концепт-кар Volkswagen Nanospyder. Эта модель - результат отдельного задания, поставленного перед дизайнерами в начале 2006 года, в Лос-Анджелесе. Водородные топливные элементы, солнечная энергия, колесные электродвигатели и органические надувные панелей кузова в совокупности образуют необычную форму двухместного концепт-кара.

По словам создателей этой чудо-машины (дизайнеры из Volkswagen Design Center в Санта-Монике) Nanospyder будет состоять из решетки, включающей миллиарды крошечных программируемых устройств с наноразмером меньше половины миллиметра в диаметре. Каждое из этих крошечных устройств можно будет запрограммировать "быть сильным" или "слабым", в зависимости от необходимого значения активной зоны деформации, которое может возникнуть. Покрытие нано-решетки панелей состоит из смеси органических материалов. Для получения дополнительной амортизации при внешнем воздействии их можно "надуть". Материал является источником энергии и как полисинтезис - генерирует небольшое количество электроэнергии. Все это в сочетании с водородным топливом дает энергию, которая необходима для работы крошечных электрических моторов, установленных в центрах всех четырех колес.

Автомобильный сектор - это основной потребитель материальных технологий - и нанотехнологии позволяют значительно повысить эффективность уже существующих наработок. Область их применения колеблется от уже существующих: качество краски, топливные элементы, аккумуляторы, износостойкие шины, легкие и более прочные материалы, ультра-тонкие антибликовые нанопокрытия для стекла и зеркал, до футуристических: сбор энергии кузова, саморемонт, меняющийся цвет и форма покрытий.

Основные области применения нанотехнологий в автоиндустрии:

- Легковесные, но прочные материалы (для уменьшения топлива и повышенная безопасности).

- Повышение эффективности двигателя и расхода топлива для авт омобилей с бензиновым двигателем (катализаторы, топливные добавки, нано присадки, смазочные материалы).

- Уменьшение вредного воздействия автомобилей на окружающую среду (водородные батареи).

- Улучшение и миниатюризация электронных систем.

- Значительная экономия (срок службы, низкий уровень поломок механизмов; "умные" материалы для самостоятельного ремонта)

Ходовая часть и лакокрасочные поверхности автомобиля

Уменьшение веса (как следствие - экономия топлива) автомобиля является одной из основных стратегии производителей автомобилей. Специалисты из фордовской команды "Атом для двигателей" обратили внимание на структуру литейных алюминиевых сплавов вблизи атомных уровней. Исследования в данной области ("Детальный анализ структуры/процессов связи алюминиевых сплавов блоков двигателя") позволили уменьшить веса двигателя и, в свою очередь, повысить эффективность использования топлива.

Другая область применения нанотехнологий - замена полимерами окон с минеральным стеклом. Однако, до недавнего времени некоторые основные технические характеристики в данном вопросе были невозможны (устойчивость к царапинам и длительный срок сопротивление ультрафиолетовым лучам). Последние достижения в области нанотехнологий позволяют разработчикам поликарботных оконных стекол решить эти проблемы.

Термопластичные материалы на базе наноразработок позволяют на 40% уменьшить вес узлов ходовой части автомобиля.

Если говорить о лакокрасочной покрытии автомобиля, то уже есть современные нанопокрытия, которые улучшают адгезию краски, защищают и увеличивают "срок службы" лакокрасочных поверхностей авто. В скором времени самоочистка лобового стекла станет стандартной опцией в автомобиле. Устойчивость к царапинам, загрязнениям, ультрфиолету, самоочитка поверхностей авто - это то, что уже реально существует или находятся в стадии разработки.

Шины одни из первых узлов авто в которых стали применяться наноструктурированные материалы. Технический углерод начали использовать в качестве пигмента и укрепляющего элемента автомобильных покрышек.

Основным материалом в шинном производстве является смесь каучука, но требования по ее оптимизации достаточно противоречивы (в виду довольно сложных химических и физических взаимодействия между резиной и материалом-наполнителем). В наше время потребности в хорошем сцеплении и увеличении срока службы шин постоянно возрастают и без нанотехнологий здесь уже не обойтись.

Где-то 30% покрышки составляет армирующий наполнитель, который влияет на такие свойства, как сцепление, износостойкость, устойчивость к начальному износа и т.д. Существуют три продукта (сажа, диоксид кремния и органосилан) которые значительно улучшают свойства натурального каучука. Сейчас ведется производство этих продуктов в наноразмерных формах, а также обеспечивается их кросс-связь с природной молекулой резины, что в сумме очень сильно улучшает характеристики автомобильных шин.

В строительстве электрических автомобилей берутся во внимание четыре основные момента:

объемный и безопасный способ хранения энергии, чтобы машина могла ехать довольно долго без дозаправки;

двигатели и связанные с ними электронные компоненты, которые наилучшим используют "бортовую" энергию;

легковесные компоненты для компенсации дополнительного веса батарей;

и прочие моменты, которые по цене могут конкурировать с бензиновыми автомобилями.

В наше время во всех электрических транспортных средствах по всему миру применяются ионно-литиевые батареи. Консенсус среди исследователей состоит в том, что основным источником энергии для электромобиля будут ионно-литиевые батареи, но пока точно не известно какую из литий-ионных технологий производства взять за основу.

Нанотехнологии открывают большие перспективы для увеличения производительности и времени жизни литий-ионных батарей. Их применение также рассматривается в вопросах увеличения энергии, мощности, сокращения времени перезарядки, уменьшения размера и веса при одновременном повышении безопасности и стабильности батарей. Большое количество компаний по всему миру активно занимается разработкой нано-батарей в то время как некоторые уже запустили их в производство.

Также нанотехнологии являются ключом к улучшению производительности топливных элементов будущих поколений водородных автомобилей.

Для автомобилей на топливных элементах, водородные датчики будут основным компонентом для обеспечения безопасности. Они смогут выявлять утечки газа задолго до того, как он станет взрывоопасным. Исследователи уже разработали тонкие, гибкие датчики водорода с использованием наноструктурированных материалов (одностенные углеродные нанотрубоки с наночастицами палладия).

Конечно же, переход с нынешних видов топлива, на водород будет происходить постепенно и в будущем повышение эффективности использования топлива, а так же сокращение вредных выбросов выхлопных газов - это две ключевые области в которые нанотехнологии внесут свой весомый вклад.

В современных автомобилях 10-15% расхода топлива приходится на трение в двигателе (потери при трении движущихся механических частей: поршень, коленчатый привод, привод клапана). Нанопокрытия для механических узлов и агрегатов, и наноструктурные смазочные материалы уменьшают трение и износ, тем самым уменьшая расход топлива.

Еще один пример из вышеупомянутого проекта Форда "Атом для двигателей" - разработка термически распыленного нанопокрытия, которое могло бы заменить тяжелые чугунные вкладыши, обеспечивающие необходимую износостойкость цилиндров в двигателях с алюминиевыми блоками. Это тонкое износостойкое нанопокрытие снижает вес и уменьшает трение, не теряя при этом в показателях прочности и надежности.

Технология пьезо-впрыска топлива в настоящее время используется не только в дизельных, а и в бензиновых двигателях. В случае прямого впрыска, насос перед тем, как впрыскивать через форсунку топливо в камеру сгорания цилиндра, сперва создает высокое давление. Точность, с которой все происходит непосредственно влияет на процесс горения. Давление, объем топлива и время впрыска можно контролировать, что существенно отражается на эффективности сгорания топлива. Нанокристаллические пьезоэлектрических материалы значительно улучшают уже существующие пьезоэлектрические наработки.

Система очистки выхлопных газов в бензиновых автомобилях основана на использовании трех катализаторов. Эти материалы могут преобразовывать основные загрязняющих вещества (окись углерода, окислы азота, углеводороды) и тем самым устранять их из выхлопных газов. Нанотехнологии играют основную роль в процессе преобразования токсичных газов в нетоксичные. Действие катализаторов в основном зависит от размера поверхности.

Если используемый для каталитической функций материал масштабируется в нанометровом диапазоне, то это значительно увеличивает площадь поверхности. Состав и структура выбраны так, что выхлопные газы оптимально взаимодействуют с каталитически активными покрытиями и быстро очищаются от вредных веществ.

Быстро растущий сектор гибридных автомобилей использует батареи для хранения энергии, которая нужна для езды авто. Во время движения с помощью генератора энергия преобразуется в электрический ток и, после остановки автомобиля, хранится в аккумуляторах, или супер-конденсаторах. Как ожидается, нанотехнологии внесут большой вклад в область разработки ультра-легких, гибких, тонких батарей и конденсаторов, толщиной не более обычной газеты.

Микроструктурированные солнечные элементы уже могут устанавливаться в люки и предлагаться в качестве опции на некоторых автомобилях. Использование гибких наноструктурных пластиковых солнечных элементов с толщиной менее 1 мкм, даст возможность покрыть внешнюю поверхность автомобиля эноргопоглощающей пленкой.

В 2004 году в Германии, через Федеральное министерство образования и научных исследований (BMBF) создали специальную программу (NanoMobil). Она предполагает отдельное финансирование области нанотехнологий. Это необходимо для того, чтобы повысить конкурентоспособность немецкой автомобильной промышленности. Многочисленные научно-исследовательские институты и автомобильные компании принимают участие в развитии различных междисциплинарных нано-проектов.

Головин Ю.И. Введение в нанотехнику. М., 2006

Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления развития Под ред. М.К.Роко, Р.С.Уильямса и П.Аливисатоса: Пер. с англ. М.: Мир 2002

Теоретик Э. Дрекслер предложил слово "нанотехнология" в 1980 году, описывая им теоретический (в то время) молекулярный производственный процесс с использованием компонентов и устройств размерами от 1 до 100 нм (этот диапазон получил название наномасштаб - nanoscale) Одна из причин трудного "характера" нанотехнологии заключается в том, что ее сфера - непостижимо малые по своим масштабам элементы. Нанометр - единица измерения, которая дала название нанотехнологии, - составляет одну миллиардную часть метра. Атом водорода, наименьший из существующих в природе, имеет диаметр около 1/10 нм; диаметр человеческого волоса - около 75 тыс. нм.

Содержание работы

Введение
1. Основы классификации наноматериалов
2. Применение нанотехнологий в железнодорожном транспорте
2.1 Применение продуктов нанотехнологий при ремонте железнодорожного подвижного состава
2.2 Использование наноматериалов в железнодорожном транспорте
3. Нанокатализаторы в топливе для транспорта.
4. Нанотехнологии в автомобилестроении.
4.1 Применение нанотехнологий в автомобильной промышленности
Заключение
Список использованной литературы

Файлы: 1 файл

доклад по сопромату.doc

Высокодисперсный нанопорошок надежно защищает от износа машины, оборудование и двигатели. В нем полностью отсутствуют компоненты и минералы природного происхождения, а также органические соединения. Это позволяет эффективно использовать его для антифрикционных покрытий трущихся поверхностей любых кинематических пар. Его применение увеличивает мощность двигателя внутреннего сгорания на несколько киловатт, а токсичность выхлопных газов снижает на 85%. Износ деталей двигателя сокращается при этом практически в два раза, а экономия топлива увеличивается на треть. Более того, расход масла, объем ремонта, а соответственно, и количество необходимых для него запасных частей снижаются в 5 раз.

3 Нанокатализаторы в топливе для транспорта.

Постоянно возрастающие экологические и энергетические требования к автомобильной технике заставляют разработчиков создавать новые моторные масла и топливо. Как следствие, новые масла неизбежно должны содержать нетрадиционные, более эффективные функциональные присадки. Согласно современным исследованиям, углеводороды, нефтепродукты, масла и топливо представляют собой многокомпонентные смеси, проявляющие свойства дисперсных сред, а протекающие в них процессы, хорошо описываются законами и положениями коллоидной и нанохимии. развивается технический сервис машин и механизмов без их разборки на части, разрабатываются функциональные препараты химии и автокосметики. Создаваемые препараты предназначены для улучшения эксплуатационных свойств моторных масел и топлива, смазочных материалов и технических жидкостей, профилактики и защиты внутренних и внешних поверхностей техники от влаги, грязи и коррозии, повышения ее износостойкости, эксплуатационных и ресурсных показателей.

С использованием наноматериалов созданы:

противоизносные и приработочные добавки к моторным, трансмиссионным и индустриальным маслам (Metal NanoConditioner; Reconditioner; Engine/Gear NanoGuard; Nanodiamond Green Run);

наноочистители систем подачи топлива и смазки двигателей внутреннего сгорания (Injector NanoCleaner; NanoFlush);

защитные автомобильные полироли (NanoCrystalWax; Carnauba&NanoWax), быстрая нанополироль с эффектом лотоса;

средство для защиты стекол – антитуман (AntiFog).

Одним из путей создания нетрадиционных аддитивов (присадок) к маслам и топливу является использование методов и материалов нанотехнологии, в т.ч. функциональных наноразмерных структур, дисперсий в маслах и топливе, нанокатализаторов горения, моющих нанокомпонентов. По оценкам российских и зарубежных специалистов, наличие нанокаталитических аддитивов в бензинах и дизтопливе существенно снижает образование загрязнений и отложений в системах подачи топлива, впускных и выпускных системах, в камерах сгорания, в каталитических нейтрализаторах отработавших газов; и в целом способствует улучшению экологических, энергетических и ресурсных характеристик двигателей. Применение новых высокоэффективных нанокатализаторов способствует улучшению экологических характеристик процессов и технологий в промышленности, энергетике и на транспорте, снижению вредных выбросов в атмосферу, позволяет создавать экологически чистые виды альтернативных энергоресурсов, новые продукты и материалы.

Специалистами компании предложен новый оригинальный путь снижения эмиссии вредных веществ с отработавшими газами двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Эффект достигается за счет использования растворимых в моторном топливе производных мочевины вместе с наноразмерными частицами диоксида церия (CeO2). На основе данной технологии разработан нанокаталитический аддитив FaberOx™. Аддитив добавляется непосредственно в моторное топливо любого типа и обеспечивает понижение температуры оптимального горения топливной смеси и дополнительный резерв кислорода для ее более полного сгорания (особенно на последних стадиях процесса). Повышает энергетическую и эксплуатационную эффективность работы ДВС, уменьшает образование отложений в камере сгорания и выпускной системе, сокращает расход топлива, снижает эмиссию вредных веществ с отработавшими газами.

4. Нанотехнологии в автомобилестроении.

Краткий обзор возможностей нанотехнологий в усовершенствовании автомобиля: Генерация и хранение энергии, топливные ячейки, солнечные батареи, хранение энергии, электричества, водородного топлива, углеводородного топлива, топливные катализаторы.

Наноструктурированные материалы / нанокомпозиты / наночастицы: легкие каркасные материалы, огнеупорные и термостойкие материал, увеличение прочности, жесткости и долговечности, умные, сверхмягкие рессоры, антифрикционные и противоизносные покрытия, материалы со сверхмалым коэффициентом теплового расширения, стекла с управляемыми оптическими свойствами, долговечные шины с оптимальными свойствами функциональные краски и покрытия, самовосстанавливающиеся, нецарапающиеся, антикоррозионные ,цветовые эффекты и т.д.

4.1 Применение нанотехнологий в

Заключение

Автомобилестроение обрело новый виток развития благодаря нанотехнологиям. Ученые создают специальные покрытия для автомобилей, легко очищающиеся, обладающие высокой прочностью, устойчивостью. Современная жизнь уже не возможна без компьютерной техники.

В железнодорожном транспорте появиляются все новые и новые наноматериалы, которые позволяют значительно расширить и облегчить работу и применение конструкций в производстве.

Нанотехнологии станут в будущем незаменимыми. Уже на данном этапе их развития без многих разработок жизнь станет не такой комфортной, в будущем планируется создание роботов, способных заменять человеческий труд.

Нано технологии считаются одной из основных технологий будущего автомобильной промышленности для поддержания конкурентоспособности, и обещает принести пользу многим различным аспектам промышленности. Автомобильная промышленность здесь не исключение. Улучшенные нано материалы уже начинают улучшать эксплуатационные характеристики и экономическую эффективность транспортных средств, и этот эффект будет только возрастать в ближайшие годы, так как более твердые, прочные, легкие нано материалы станут коммерчески доступными. Основными целями развития отрасли являются повышение расхода топлива, воздействие на окружающую среду, безопасности и комфорта, поскольку постоянно растущее использование автомобилей противоречит экологическим нагрузкам и ограничениям инфраструктуры. Нано технологии, несомненно, сыграют огромную роль в том, как производители автомобилей справятся с этими изменениями.[1]

Устойчивые к царапинам и грязеустойчивые краски.

В течение нескольких лет нанотехнологические исследования были направлены на создание покрытий и красок с высокой устойчивостью к царапинам, самовосстановлением и грязеотталкивающими свойствами. Эти технологии позволят автомобильной краске прослужить в течение всего срока службы транспортного средства без старения и требуют очистки гораздо реже.

Эти технологии сейчас становятся коммерческими. Доступны некоторые продукты сторонних производителей, в которых используются твердые водоотталкивающие полимерные нанокомпозиты или кварцевые наночастицы - это позволяет покрытиям оставаться чистыми, защищать от царапин и сколов, а также снижать коррозию, не изменяя внешний вид краски под ней. Также доступны краски, которые могут изменять свои теплоотражающие свойства в зависимости от интенсивности падающего солнечного света. Это помогает регулировать температуру автомобиля, облегчая работу системы кондиционирования воздуха и, следовательно, экономя топливо. Развивающиеся технологии в этой области, которые еще не являются коммерчески доступными, включают в себя покрытия, которые не просто более устойчивы к царапинам, но на самом деле излечивают любые незначительные повреждения, которые они наносят. Это достигается путем встраивания керамических наночастиц в гибкий полимер, который может перетекать через себя, заживляя трещины и царапины, оставаясь при этом прочным.

Рисунок 1. Работа нанопокрытия

Наночастичные покрытия для транспортных средств могут самоочищаться - их поверхность становится супергидрофобной, в результате чего вода образует на поверхности шарики и легко стекает, собирая и удаляя грязь в процессе. Поэтому чистка намного проще и требуется реже. [2]

С 1990-х годов для улучшения сварных соединений и механических крепежных элементов используются прочные клеи. В последнее время адгезивы, которые были усилены наночастицами оксида железа или, в некоторых случаях, углеродными нанотрубками, могут в некоторых случаях полностью заменять и превосходить сварные швы. Они также позволяют прочно соединять металл с пластиковыми или композитными панелями, что может значительно снизить вес и стоимость по сравнению со стальным или алюминиевым кузовом.

Наполнители наночастиц для шин

По оценкам Всемирного делового совета по устойчивому развитию, около миллиарда шин ежегодно выходит из строя. Такое количество отработанных шин создает значительную проблему для окружающей среды. Поэтому повышение износостойкости шин становится решающим фактором для решения этой проблемы. Одним из элементов, способных значительно улучшить свойства натурального каучука, является сажа. Размер и структура частиц сажи, а также их сшивка с молекулами каучука играет ключевую роль в износостойкости. Модифицированного процесса горения привело к разработке наноструктур сажи , которые могут быть использованы для повышения общей износостойкости шин.

Рисунок 2. Шины - это каучук, сера и оксид цинка

Окна и дворники

Подход к грязеустойчивым краскам для автомобилей, который использует наночастицы для создания гидрофобной (водостойкой) поверхности, также был применен к стеклу для окон автомобилей. Бисерный эффект для воды на поверхности означает, что вода стекает намного легче и не ухудшает видимость во время сильного дождя или брызг. Это также снижает износ стеклоочистителей, которые практически не требуются - при большинстве скоростей движения воздушный поток, проходящий мимо автомобиля, будет достаточен для очистки капель воды из стекла. Нанопокрытия на внутренней стороне стекла могут использовать аналогичный подход для предотвращения конденсации водяного пара на стекле во влажных условиях. Нанотехнологии также делают поликарбонатное остекление реальностью. Поликарбонат (ПК) намного легче стандартного стекла, безопаснее и является более гибким материалом для конструирования, но физические ограничения, такие как его низкая устойчивость к царапинам и низкая защита от ультрафиолетового излучения, препятствуют его широкому применению. Добавление прозрачного, устойчивого к царапинам покрытия, содержащего наночастицы кремнезема, облегчает многие из этих проблем. Это позволит в ближайшие несколько лет быстрее внедрить окна и ветровые стекла для ПК - по прогнозам, к 2020 году около 20% всего остекления автомобилей будет производиться с ПК с наноусилением.[3]

Рисунок 3. Покрытие антидождь

Нано-процедуры для автомобильного текстиля

Текстиль широко используется в автомобилях - от покрытий сидений и ремней безопасности до воздушных фильтров и шинного корда. В автомобильном дизайне наблюдается общая тенденция к замене все большего количества твердых поверхностей внутри автомобиля тканями, поскольку это простой способ снизить вес и улучшить общую перерабатываемость. Обычные ткани очень чувствительны к износу, скоплению пыли и грязи и могут стать причиной пожара, если их не обработать. Широкий спектр нанотехнологий может быть применен к текстильным материалам для улучшения их характеристик и срока службы, некоторые из которых уже используются, а некоторые еще находятся на расстоянии нескольких лет от коммерческого применения.[4]

Технология топливных элементов

Транспортным средствам требуется все больше энергии, как с точки зрения развлечений на борту и других практических систем, так и растущей популярности электромобилей. Последовательная и долгосрочная поставка этого электричества оказалась проблемой в автомобильной промышленности. Не только в технологических проблемах с производством необходимого уровня электроэнергии при одновременном снижении веса, но и в стоимости производства больших топливных элементов. Это связано прежде всего с необходимостью использования платины в качестве катализатора при производстве традиционных аккумуляторов. Нанотехнология предлагает решение для этого, либо благодаря использованию наночастиц платины или других металлов, существует возможность радикально снизить стоимость производства батарей. Это особенно интересно для разработки доступных электромобилей за счет снижения стоимости электромобилей . Различные нанотехнологии также применяются для создания более тонких мембран в батареях, что позволяет получить более легкие и долговечные элементы.

Из-за опасностей для здоровья и экологических проблем применение электролитов, содержащих Chrome-VI, было запрещено в 2007 году. Текущие альтернативы Chrome-VI предлагают внутреннюю кратковременную защиту. Это создало проблему в автомобильной промышленности для защиты транспортных средств в долгосрочной перспективе от воздействия коррозии. Тем не менее, нанотехнологии предлагают решение, которое успешно используется для некоторых частей автомобильных дверей, шасси и тормозов. Технология сводит на нет краткосрочную эмиссию Chrome-III путем применения наночастиц диоксида кремния (SiO2) в электролите. Этот тип технологии может значительно увеличить срок службы транспортных средств и ограничить количество отходов, образующихся в течение срока службы автомобиля.[5]

Легкие металлические заменители

Производители автомобилей постоянно ищут способы уменьшить вес транспортных средств, чтобы повысить эффективность использования топлива . Тем не менее, они должны делать это, сохраняя при этом общую структурную целостность и уровень безопасности, требуемый государственными стандартами. Многие стальные элементы в автомобилях уже были заменены легкими металлическими альтернативами и пластмассами. Тем не менее, нанотехнологии смогут предложить дальнейшее увеличение веса, а также увеличение прочности деталей транспортных средств. Практически это может быть достигнуто путем встраивания наночастиц металлического нитрида углерода в металлы в качестве способа повышения постоянной прочности стали.[6]

Таким образом, можно сделать вывод, что нанотехнологии предлагают широкий спектр применений в секторе производства автомобилей. Многообещающие улучшения в сроке службы и экологичности транспортных средств будут достижимы, поскольку эти новые технологии получат широкое распространение.

Перспективы использования нанотехнологий в автомобилестроении на сегодняшний день не совсем четко обозначены. Однако, радует тот факт, что наноматериалы уже используются в автомобильной промышленности, хотя, большинство из них еще находится в стадии конструкторских разработок. Производителями автомобилей уже накоплен достаточно объемный опыт в данной области.

Краска

Одна из наиболее интересных идей в этой сфере была воплощена в жизнь компанией Daimler-Crysler. Речь идет об использовании прозрачного лака в процессе окрашивания кузовов автомобилей, в частности марки Mercedes-Benz, серии S, E, SL, CL, а также SLK.

Это новшество было введено в компании в 2003 году. Этот вид покрытия содержит керамические наноразмерные частицы, около 20 нм. По этой причине была изменена структура (молекулярная) связующего состава вещества. Как показала практика, благодаря этим изменениям значительно улучшилось стойкость ко всевозможным внешним воздействиям. Кроме того, эстетичный вид и декоративные свойства нового лакокрасочного покрытия стали гораздо более улучшенными.

Что касается инноваций в лакокрасочных покрытиях для автомобилей, компанией Du-Pont ведутся работы по разработке кардинально нового материала, в составе которого будут использованы некоторые последние достижения в нанотехнологиях.

Разработчики новой лакокрасочной продукции сообщили, что новые нанопокрытия для авто будут обладать следующими преимуществами:

Для работы с такой лакокрасочной системой необходимо будет приобрести новое оборудование, поскольку новая краска не терпит небрежности и спешки.

Кроме того, компания планирует разработку и изготовление покрытий, способных менять свой цвет, в зависимости от напряжения, подаваемого на них. Такие защитные покрытия также смогут блокировать проникновение определенных частот внутрь салона автомобиля.

Антикоррозионные составы

Немецкие ученые, благодаря накопленному опыту в сфере наноразмеренных частиц, в Институте новых материалов города Саарбрюккен, занимаются разработкой ингибиторов коррозии новейшего поколения.

Уже более 10 лет назад профессором было доказано, что нано ингибиторы коррозии вполне способны перемещаться в уже затвердевшем покрытии авто. Именно тогда профессор обнаружил, что наночастицы на любой твердой поверхности, будь то стекло, керамика, либо металл ведут себя аналогично ионам в свободном растворе. Другими словами, указанные выше наночастицы, которые будут входить в состав нового защитного покрытия, будут стремиться обеспечить равновесие во всем объеме за счет быстрого выравнивания любой неровности, к примеру, царапины на поверхности, за счет диффузии.

нанотехнологии авто, нано технологии в автомобилях

Двигатель

Достаточно большой потенциал несут в себе разработки материалов, которые можно использовать для создания новых видов автомобильных двигателей. С каждым годом все более растут требования к экономичности двигателей, а также к снижению токсичности выхлопов автомобилей. По этой причине автомобильные конструкторы ведут достаточно активный поиск материалов, которые станут альтернативой стали и чугуну.

Наиболее перспективным в данной сфере считается модифицированный нанокомпозитными материалами пластик. Этот материал сможет стать основой создания новейших моделей автотранспорта.

С теоретической точки зрения, данный вид пластика сможет в значительной степени упростить весь процесс производства всевозможных деталей двигателя, параллельно улучшив их точность.

Наличие нанокристаллических компонентов в деталях, которые работают в условиях высоких температур, таких как, топливные форсунки, свечи зажигания, свечи накаливания и др., может значительно продлить им срок эксплуатации.

Амортизаторы

Стекла

В данной сфере производства автомобилей осуществляются испытания системы электрохромной. Данную систему планируется использовать как покрытие зеркал, как боковых, так и салонных. Благодаря определенной химической обработке, ионы лития перемещаются, атомы образуют слой (ултратонкий), который делает светопропускную способность стекла иной, с эффектом затемненности.

Используя диоксид титана (TiO2), разработчики создали технологию поверхностей самоочищающихся. Работает данная технология таким образом:

грязь попадает на поверхность, покрытую описанным выше веществом;
на нанопокрытие, изготовленное с TiO2 попадают ультрафиолетовые лучи;
происходит фотокаталитическая реакция;
молекулы воды, находящиеся в воздухе, превращаются в окислители (достаточно сильные) – радикалы гидроокиси;
окислители расщепляют грязь.

Также достаточно успешно проходят работы по разработке солнечных батарей с новыми возможностями новых технологий. В мелкосерийное производство запущен такой продукт, как крыша автомобиля, покрытая слоем фотоэлементов, с мощностью около 30Вт.

Автокосметика

Использование нанотехнологий в производстве автокосметики позволило создать качественно новые, улучшенные полироли и шампуни.

Трение

Достаточно динамично сейчас развивается сфера нанотехнологий в области создания составов:

антифрикционных высокоэффективных;
противоизносных;
охлаждающих.

В процессе проведения испытаний, было выявлено, что использование данных составов способствует следующим изменениям:

уменьшению расхода топлива на 2-7%;
уменьшению износа деталей в 1,5-2,5 раза;
увеличению мощности двигателя на 2-4%.

Добавленные в состав автомобильных шин наночастицы, способствуют увеличению их гибкости, а также уменьшению износа.
Большое внимание уделяется перспективам развития электронных компонентов автотранспортных средств с использованием нанотехнологий.

Читайте также: