納米是用肉眼無法分辨出來的非常小的長度單位,達到100nm以下并具有超常特性的物質顆粒稱為納米材料,通常包括納米微粒和納米固體;對100nm以下的微物質進行研究和處理的技術稱為納米技術。近年來,納米技術產(chǎn)品已在高科技和軍事領域大顯神通,并開始涉及摩托車行業(yè)。
1.納米技術促進摩托車的發(fā)展
納米技術可應用在摩托車車架、輪胎、傳動系、排氣系統(tǒng)等部位,如用于車架,可強化鋼板結構,使車架能經(jīng)受得起較大沖擊;用于傳動系統(tǒng)、發(fā)動機及各種零件,能提高摩托車性能,同時延長使用壽命; 將納米金屬作為催化劑用于排氣系統(tǒng),轉換效果極佳;用于涂料烤漆,可使車架外觀色澤更為光亮,更耐蝕、耐磨?傊,由于納米技術功能奇特,在摩托車上得到了廣泛應用。
近年來,隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格,解決摩托車排氣污染成為當務之急,加裝催化轉化器是目前解決摩托車排氣污染的主要方法。實驗證明,添加納米稀土材料的催化劑,不但轉換效率大大提高,轉換溫度也能有效降低。目前,用于摩托車催化劑的納米稀土材料的催化劑,不但轉換效率大大提高,轉換溫度也能有效降低。目前,用于摩托車催化劑的納米稀土材料主要有鈰(Ce)、鑭(La)氧化物,可使摩托車排氣污染控制能力大大提升;另外,納米過渡金屬材料鈷(Co)、鋯(Er)氧化物,對CO及NOx等污染物也有較高轉換效率。
2.在摩托車潤滑劑中應用
在摩托車潤滑油中加入減磨劑,可提高抗磨能力,減小摩擦阻力和延長機件使用壽命,但常規(guī)的減磨劑一般都存在著磨力、磨損問題。納米潤滑劑是采用納米技術改善潤滑油分子結構的純石油產(chǎn)品,它不對任何潤滑油添加劑、穩(wěn)定劑、處理劑、發(fā)動機增潤劑或減磨劑等產(chǎn)生不良作用,只是在零件金屬表面自動形成純烴類單個原子厚度的一層薄膜,由于這些微小的烴類分子間的相互吸附作用,能夠完全填充金屬表面的微孔,最大可能地減小金屬與金屬間微孔的摩擦。
據(jù)報道,國外將銅或銅合金納米微粒加入到潤滑油中,可使摩托車發(fā)動機潤滑性能提高6-8倍,顯著降低齒輪磨損,并能提高燃燒效率,改善動力性能,延長使用壽命。
另外,將金屬(或合金)納米微粒加入到各種潤滑脂中,可得到一種性能優(yōu)異的新型固體潤滑劑,它可在很寬使用范圍內獲得非常好的潤滑效果,克服了常規(guī)潤滑減磨劑的缺點。
3.在摩托車橡膠和塑料制品中應用
實驗發(fā)現(xiàn),當微粒達到納米量級時,會出現(xiàn)一種新奇現(xiàn)象,它的周期性邊界被破壞,從而使聲、光、電、熱力學等性能呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)材料相比極大的差異。根據(jù)納米材料的結構特點,把不同材料在納米尺度下進行合成與組合,可以形成各種各樣的納米復合材料。
納米材料在塑料中的應用可改變傳統(tǒng)塑料特性,擴大應用范圍。這是因為納米材料微粒尺寸小,透光性好,使塑料變得很致密,呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能,如強度高、耐熱性強、密度更小等。此外,由于納米微粒尺寸小于可見光波長,納米塑料可以顯示出良好的透明度和較高的光澤度,對太陽中的紫外線有很強的吸收能力,并可防止塑料老化變脆。在塑料中加入0.3%的UV-TAN-P580納米TiO2,經(jīng)過700h熱光照射后,抗張強度損失僅10%。今后,這種納米塑料在摩托車上會有廣泛地應用。
在橡膠產(chǎn)品中加入納米材料,可大幅度提高橡膠產(chǎn)品的耐磨性和介電常數(shù),使壽命和性能大大提高。傳統(tǒng)的橡膠產(chǎn)品通常用炭黑粉體作補強填充劑、促進劑、防老化劑等,如今粉體物質也向納米方向發(fā)展。據(jù)報道,目前世界上許多著名的輪胎廠都在研發(fā)和應用納米白炭黑代替炭黑補強,生產(chǎn)綠色輪胎和節(jié)能輪胎,現(xiàn)已取代5%-10%炭黑,如在汽車、摩托車輪胎橡膠中使用納米ZnO改性,可大大提高橡膠的高速耐磨性能、抗老化性能,使耐屈撓性提高5倍,而且用量比普通ZnO節(jié)約30%-50%。另外,納米Al2O3、納米CaCo3、納米TiO2和納米粘土等在橡膠工業(yè)中的應用也有所進展。
4.在其它方面的應用
目前,我國已研制出一種用納米技術制造的乳化劑,取一定比例加入到汽油中,可使摩托車油耗降低約10%。納米技術應用于燃料電池中,由于常溫下儲氫能力極佳,不需要昂貴的超低溫液氫儲存裝置,大大節(jié)省了成本,而且電池體積小,減小了電動車的質量。
對摩托車車燈來說,約69%燈光能轉化為熱能被消耗,僅有少部分光能用來照明,能源浪費嚴重。納米微粒膜材料對解決燈管發(fā)熱問題提供了一個嶄新途徑,在摩托車車燈上的應用前景非常廣闊。
5.結束語
納米材料對摩托車性能的改善以及在其它方面的應用是可行的,但在摩托車行業(yè)要實現(xiàn)工業(yè)化尚存在一定困難,如納米材料價格、顆粒媒體間的界面性質等問題,納米材料的分散性、顆;烊虢橘|的技術手段等,這些都是充分發(fā)揮納米材料特異性能的關鍵。
摩托車技術發(fā)展有賴于材料的發(fā)展,納米材料在應用方面存在的各種問題終將會得到逐步解決,而納米材料的研究、開發(fā)和應用,無疑為摩托車材料發(fā)展提供了高科技含量,為摩托車技術進步奠定了基礎。
1.納米技術促進摩托車的發(fā)展
納米技術可應用在摩托車車架、輪胎、傳動系、排氣系統(tǒng)等部位,如用于車架,可強化鋼板結構,使車架能經(jīng)受得起較大沖擊;用于傳動系統(tǒng)、發(fā)動機及各種零件,能提高摩托車性能,同時延長使用壽命; 將納米金屬作為催化劑用于排氣系統(tǒng),轉換效果極佳;用于涂料烤漆,可使車架外觀色澤更為光亮,更耐蝕、耐磨?傊,由于納米技術功能奇特,在摩托車上得到了廣泛應用。
近年來,隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格,解決摩托車排氣污染成為當務之急,加裝催化轉化器是目前解決摩托車排氣污染的主要方法。實驗證明,添加納米稀土材料的催化劑,不但轉換效率大大提高,轉換溫度也能有效降低。目前,用于摩托車催化劑的納米稀土材料的催化劑,不但轉換效率大大提高,轉換溫度也能有效降低。目前,用于摩托車催化劑的納米稀土材料主要有鈰(Ce)、鑭(La)氧化物,可使摩托車排氣污染控制能力大大提升;另外,納米過渡金屬材料鈷(Co)、鋯(Er)氧化物,對CO及NOx等污染物也有較高轉換效率。
2.在摩托車潤滑劑中應用
在摩托車潤滑油中加入減磨劑,可提高抗磨能力,減小摩擦阻力和延長機件使用壽命,但常規(guī)的減磨劑一般都存在著磨力、磨損問題。納米潤滑劑是采用納米技術改善潤滑油分子結構的純石油產(chǎn)品,它不對任何潤滑油添加劑、穩(wěn)定劑、處理劑、發(fā)動機增潤劑或減磨劑等產(chǎn)生不良作用,只是在零件金屬表面自動形成純烴類單個原子厚度的一層薄膜,由于這些微小的烴類分子間的相互吸附作用,能夠完全填充金屬表面的微孔,最大可能地減小金屬與金屬間微孔的摩擦。
據(jù)報道,國外將銅或銅合金納米微粒加入到潤滑油中,可使摩托車發(fā)動機潤滑性能提高6-8倍,顯著降低齒輪磨損,并能提高燃燒效率,改善動力性能,延長使用壽命。
另外,將金屬(或合金)納米微粒加入到各種潤滑脂中,可得到一種性能優(yōu)異的新型固體潤滑劑,它可在很寬使用范圍內獲得非常好的潤滑效果,克服了常規(guī)潤滑減磨劑的缺點。
3.在摩托車橡膠和塑料制品中應用
實驗發(fā)現(xiàn),當微粒達到納米量級時,會出現(xiàn)一種新奇現(xiàn)象,它的周期性邊界被破壞,從而使聲、光、電、熱力學等性能呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)材料相比極大的差異。根據(jù)納米材料的結構特點,把不同材料在納米尺度下進行合成與組合,可以形成各種各樣的納米復合材料。
納米材料在塑料中的應用可改變傳統(tǒng)塑料特性,擴大應用范圍。這是因為納米材料微粒尺寸小,透光性好,使塑料變得很致密,呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能,如強度高、耐熱性強、密度更小等。此外,由于納米微粒尺寸小于可見光波長,納米塑料可以顯示出良好的透明度和較高的光澤度,對太陽中的紫外線有很強的吸收能力,并可防止塑料老化變脆。在塑料中加入0.3%的UV-TAN-P580納米TiO2,經(jīng)過700h熱光照射后,抗張強度損失僅10%。今后,這種納米塑料在摩托車上會有廣泛地應用。
在橡膠產(chǎn)品中加入納米材料,可大幅度提高橡膠產(chǎn)品的耐磨性和介電常數(shù),使壽命和性能大大提高。傳統(tǒng)的橡膠產(chǎn)品通常用炭黑粉體作補強填充劑、促進劑、防老化劑等,如今粉體物質也向納米方向發(fā)展。據(jù)報道,目前世界上許多著名的輪胎廠都在研發(fā)和應用納米白炭黑代替炭黑補強,生產(chǎn)綠色輪胎和節(jié)能輪胎,現(xiàn)已取代5%-10%炭黑,如在汽車、摩托車輪胎橡膠中使用納米ZnO改性,可大大提高橡膠的高速耐磨性能、抗老化性能,使耐屈撓性提高5倍,而且用量比普通ZnO節(jié)約30%-50%。另外,納米Al2O3、納米CaCo3、納米TiO2和納米粘土等在橡膠工業(yè)中的應用也有所進展。
4.在其它方面的應用
目前,我國已研制出一種用納米技術制造的乳化劑,取一定比例加入到汽油中,可使摩托車油耗降低約10%。納米技術應用于燃料電池中,由于常溫下儲氫能力極佳,不需要昂貴的超低溫液氫儲存裝置,大大節(jié)省了成本,而且電池體積小,減小了電動車的質量。
對摩托車車燈來說,約69%燈光能轉化為熱能被消耗,僅有少部分光能用來照明,能源浪費嚴重。納米微粒膜材料對解決燈管發(fā)熱問題提供了一個嶄新途徑,在摩托車車燈上的應用前景非常廣闊。
5.結束語
納米材料對摩托車性能的改善以及在其它方面的應用是可行的,但在摩托車行業(yè)要實現(xiàn)工業(yè)化尚存在一定困難,如納米材料價格、顆粒媒體間的界面性質等問題,納米材料的分散性、顆;烊虢橘|的技術手段等,這些都是充分發(fā)揮納米材料特異性能的關鍵。
摩托車技術發(fā)展有賴于材料的發(fā)展,納米材料在應用方面存在的各種問題終將會得到逐步解決,而納米材料的研究、開發(fā)和應用,無疑為摩托車材料發(fā)展提供了高科技含量,為摩托車技術進步奠定了基礎。