Нанотехнологии в автомобилестроении

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

                                      автомобильной промышленности

 

Автомобильная промышленность, являющаяся одной из наиболее важных отраслей производства. Очень большие перспективы коммерческого производства имеет внедрение прозрачных многослойных наноматериалов. В частности, наносимые на стекло металлические покрытия толщиной в несколько нанометров могут одновременно отражать инфракрасное излучение и придавать стеклу дополнительную термостойкость. Для затемненных внутренних стекол в автомобилях можно даже использовать так называемые электрохромные составы, которые автоматически настраиваются на соответствующую интенсивность света, а также способствуют уменьшению отражения в циферблатах приборов, что очень трудно осуществить обычными методами. Водоотталкивающие и противоударные покрытия могут наноситься на множество деталей, включая «дворники» и т. п. Еще один очень интересный пример связан с применением микроскопических частиц углерода. В начале 20 века было случайно обнаружено, что введение микрочастиц сажи в каучук приводит к очевидному улучшению качества автомобильных шин. Эффект связан с тем, что частицы сажи «склеивают» каучук и делают шины прочнее, обеспечивая их повышенную износостойкость. Сегодня уже предпринимаются целенаправленные попытки увеличения поверхности частиц сажи и уменьшения их возможного слипания, что позволяет снизить процессы рассеивания (диссипации) энергии в шинах и приводит в целом к повышению их характеристик и снижению расхода горючего в среднем на 4%.

Эффективное использование метанола (и многих других видов топлива) требует обеспечения измельчения жидкого горючего и его микродисперсной пульверизации по заданным поверхностям, для чего весьма перспективными представляются матрицы из нанофор-сунок. Подобные «нанореактивные» двигатели можно производить, создавая микроскопические каналы в материалах типа кремния или его соединений. Аналогичные наноканалы могут применяться в перспективных технологиях получения водорода из твердых видов топлива, для чего внутренняя поверхность каналов может дополнительно покрываться слоем каталитического материала типа платины. Нанопористые материалы могут применяться и для разложения многих соединений (например, воды на водород и кислород) при использовании мембран с очень развитой поверхностью. Кроме того, микропористые вещества с большой и активной поверхностью, очевидно, представляют собой прекрасную основу для создания новых типов фильтров, механически задерживающих требуемые типы частиц.

Наноструктурные материалы позволяют  изготавливать легкие и одновременно достаточно прочные конструкции  для некоторых деталей массового  производства. Например, конструкторы автомобилей много лет создают  покрытия из стекла, которые были бы прочными, но которые можно было бы быстро разбить при необходимости (аварии, кражи и т. п.). Инновационный заменитель стекла можно создать на основе поликарбоната (ПК), то есть искусственного материала, из которого делают известные всем диски CD и DVD. Это «умное» устройство (изогнутое сложным образом в некоторых частях кузова, сзади и сбоку) можно изготовить из ПК таким образом, чтобы его нельзя было никак заменить стеклянным аналогом. Для этого к поликарбонату следует просто примешать различные отбеливающие пигменты (в виде наночастиц), которые, с одной стороны, остаются прозрачными, а с другой, — защищают стекло от разрушающего воздействия ультрафиолетового излучения. Повышенная прочность к механическим повреждениям в этом случае достигается использованием нанолаков на основе полиоксанов.

 

                                          

Заключение

 

Появившиеся в последней четверти ХХ века нанотехнологии стремительно развиваются. Едва ли не каждый месяц  появляются сообщения о новых  проектах, казавшихся еще год-другой назад абсолютной фантастикой.

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Виктор Балабанов.Нанотехнологии. Наука будущего М.: Эксмо, 2009 г. 256 стр.
2. Головин, Ю. И. Введение в нанотехнику. М. : Машиностроение, 2007. - 493 стр
3. Рыбалкина М. М.: Нанотехнологии для всех. Nanotechnology News Network, 2005. - 444 с.
4. Мальцева П. П. Нанотехнологии. Наноматериалы. Наносистемная техника. Мировые достижения - 2008 год [] : сборник / под ред. П. П. Мальцева. - М. : Техносфера, 2008. - 432 с. : цв.ил. - (Мир материалов и технологий). - 369.00
5. Суздалев. И П. Нанотехнология М.—Комкнига, 2006 — 592 стр.
6. Пул-мл., Ч. Нанотехнологии [] : учебное пособие / Ч. Пул, Ф. Оуэнс. - Изд. 4-е, испр. и доп. - М. : Техносфера, 2009. – 335 стр.
7. ИА "Росбалт", /ГЖД (Горьковская железная дорога) испытывает новинки наноиндустрии Санкт-Петербург — 16.01.2008
8. http://www.nanosvit.com/publ/15-1-0-121
9. http://www.nanoware.ru/whatisnano/p2_articleid/306
10. http://nano.msu.ru/

11.     http://novostinauki.ru/news/8086/