Нанотехнологии
в автомобилестроении
Автомобили
будущего станут более комфортными
и интеллектуальными, основанными
на легких и прочных материалах,
миниатюризации и новых энергетических
установках. Практически каждая деталь
автомобиля может быть усовершенствована
при помощи нанотехнологий. Сегодня нанотехнологии
внедряют несколько крупнейших производителей,
но к 2011 году их будут использовать все
автомобилестроители и большинство их
поставщиков. Автомобильная
промышленность Германии, являющаяся
одной из наиболее важных отраслей производства,
уже сейчас серьезно заинтересована в
НТ и активно изучает возможности внедрения
новых материалов и технологий, особенно
в связи с экологией, безопасностью движения
и обеспечением комфорта. НТ в автомобилестроении
может быть связана с решением множества
проблем и технических задач, относящихся
к ходовой части, весу конструкции и динамике
движения, кондиционированию и снижению
выхлопа вредных веществ, уменьшению износа,
возможностям вторичной переработки и
т. п. Кроме этого, НТ имеют непосредственное
отношение к развитию связанных с автомобилестроением
информационных систем (например, контроль
обстановки на дорогах, коммуникации и
т. п.).
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
электрохром-ные 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%.
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.
Перспективы
нанотехнологии в автомобильной
промышленности сейчас во многом связываются
с использованием наноструктурных
(нанофазных) металлических материалов,
обладающих огромной прочностью и другими
высокими механическими характеристиками,
а также с производством новейших типов
металлокерамики. Разрабатывается большое
число лаков на основе наносистем, обладающих
не только высокой прочностью, но и даже
способностью к «самозалечиванию» поверхности.
Кроме того, изучаются возможности армирования
керамических материалов наночастицами,
а также развития новых методик создания
стеклокерамики. При этом во многих случаях
исследователи уже планируют осуществлять
автономную или местную «регенерацию»
вещества на основе наполненного наночастицами
искусственного материала, а также придавать
описанный выше эффект самоочищения «лотоса»
всем используемым лакам и стеклам.
В
лабораторных условиях уже изучаются
сложные пигментные структуры, цвет
которых может целенаправленно
изменяться под воздействием прилагаемого
электрического напряжения, что имеет
огромные перспективы для оформления
интерьера автомобилей. Упоминавшиеся
выше ферромагнитные жидкости (взвеси
магнитных частиц, феррофлюиды) также
могут найти широкое применение в автомобильной
промышленности. Такие вещества, меняющие
вязкость в зависимости от прилагаемого
извне магнитного поля, являются исключительно
важными для создания «умных» амортизаторов
в автомашинах следующих поколений, и
уже созданы опытные образцы устройств
такого типа.