מבוא

מנוע מחזור אוטו נשאר עמוד השדרה של תחבורה אישית ציים מסחריים ברחבי העולם, אך הדרישות של יעילות, עמידות, פליטות תאימות מעולם לא היו מחמירים יותר. מהנדסים פונים לגודל המולקולרי כדי לפתור בעיות מאקרוסקופיות, וננוטכנולוגיה - מניפולציה של החומר בין 1 ל -100 ננומטרים - מוכיחה להיות מחלף משחק עבור lubricants ו- Implantants על ידי הטמעת חומרים אלה, ו-Namstconing יעיל יותר, הופך את החומרים של חומרים ממתכת, ו-comprepertial, הוא גורם יעיל יותר, ו-copive יעיל יותר, ו-comprepertctions, הופך להיות מטבול, הוא , כדי להשיג את החומרים של חומרים מטבוליתולעתיים, 000, 000, 000, הוא יעיל יותר, 000, 000, 000, 000.

מה הופך את NNחומרים ייחודיים עבור יישומי מנוע?

חומרים ב- nanoscale show Properties שונים באופן משמעותי ממקביליהם הגדולים.היחס הגבוה של פני השטח-שטח-שטחי פירושו שאפילו מסה קטנה של חלקיקים יכולים אינטראקציה עם שטח גדול של משטחים של מנועים.אפקטים קוונטיים ואנרגיה על פני השטח משפרים את קשיחות, מוליכות תרמית, ותגובה כימית.עבור פליטות פחמן ומחסנים, המאפיינים החשובים ביותר הם קשים, שכבה נמוכה במבנים ריקים, בדרך כלל, 000 phosicial מופעלת של פחמן.

דרישות ההפעלה של מנוע ה-אוטו-מחזור

מנוע של ארבעה סטרוק אוטו מסתמך על תזמון מדויק של צריכת, דחיסה, הדבקה, והגעה מרכיבים מרכזיים כגון טבעות piston, cylinder קוrs, crankshaft, ומדריכי שסתום חווים מגוון של משטרים של סיכה: גבול, מעורבב, הידרודינמיקה גבוהה יותר.

כיצד חלקיקים משפרים את ה-Lobrication

אפקט הננומטרי Ball Bearing

חלקיקים מקיפים את פני השטח קטנים יותר מאשר את החוספס של חלקי מנוע יכול לפעול כמיליוני מרכיבים מיקרוסקופיים של כדור מיקרוסקופי, במקום abrading, חלקיקים אלה מתגלגלים בין משטחים מזחלים, מה שממיר חיכוך של עד 45% לתוך חיכוך מתגלגל (CeO2) חלקיקים הם דוגמה ראשונית: צורתם אולטרה-פרימיידית ופעולת ברזל קלה בנפרד כמו קרינת שמן מבוזרת: 02.

Tribofilm Formation and Surface Protection

חלקיקים מסוימים עדיין לעשות יותר מאשר משטחים נפרדים; הם מגיבים כימית עם מתכת תחת חום חיכוך ולחץ. nanoscale לטעון תחמוצת אבץ ו aluminium oxide שחרור ions מתכתי כי צורה שכבה דלת-שקית, משולש זכוכיתי זה ללבוש בהדרגה את שכבת דלק גבוהה על ידי ירידה במשקל של 50 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

חלקיקים ושמיכות בהכרח להתפתח על פני השטח של המנוע בשל מתח תרמי מכני. חלקיקים דמוי פלטה חלקיקים, כגון nanoparticles, כגון גרף exfoliated או molybdenum disulfide שכבות, יכול למלא את הסדקים האלה.זה "מחליף" אפקט משחזר חמצן ארוך, להפחית את נקודות ריכוז, ולשפר את היווצרות של שמן הידרודינמי, בנוסף, nanoprerererererererererererererere מ חץ חץ קומפקטית של 50 000 000 000 000 000 000 000 000 000 חץ ארוך חץ חץ חץ חץ חץ חץ חץ חץ חץ חץ חץ חץ חץ חץ קומפקטי קומפקטי קומפקטי חץ קומפקטי קומפקטי .

ניהול מהיר

מוליכות תרמית של lubricants היא גורם קריטי בקירור המנוע, במיוחד בגרסאות הדבקה של שמן וירידה של יחידות.Nanoparticle-laden שמנים להציג מוליכות תרמית גבוהה משמעותית מאשר שמנים בסיס טהור.לדוגמה, ננו-חמצני נחושת חלקיקים בריכוזים מתחת ל- 0.5% יכול להגדיל באופן משמעותי את הפונקציונליות תרמית על ידי 20-30%.

מפתח nanomaterials נהיגה Lubricant חדשנות

(FLT:0Cerium Oxide (Ceria)cioFLT:1) - תחמוצת אדמה נדירה זו הוא פרס על פעילות קטליטית שלה תכונות scavening רדיקלים, מעבר לצמצום החיכוך, היא מדגמת רדיקלים חד-חמצני שגורמים לשמן להתכופף ולחמצן של מנועי דיזל כבדים, גם הם תועדו מרווחי חילוף חומרים סינטטיים על ידי 30% כאשר ceria הוא מעורבב עם יכולת הפעלה של פחמן 3D2x2 ממין.

(FLT:0)Molybdenum Disulfide (MoS2) Nano- SheetsFeloph:1LT - Exfoliated לתוך סדינים בודדים או מעטים, MoS2 מספק חיכוך נמוך מאוד של 0.03-0.05 בתנאים יבשים, מה שהופך אותו יעיל גם כאשר סרט שמן קריסת אחסון מחסנים חד-חמצני, פועל בקלות כמו חומר סיכה מוצק של שמן נוזלי פחמן-חמצני, במיוחד, למנוע מינרלים לטווח ארוך-חמצני.

(FLT:0)Carbon Nanotubes ו GrapheneveFalves LT:1) - למרות פיזור שמן נשאר אתגר, משטח-functionalized גרפן nanoplatelets הוכיחו superlubricity בבדיקות pin-on-diskkk, עם חיכוך coefficients כמו 0.01.com photive מנועים תרמי שלהם גם סיוע להסרת חום מאזור יצירת קשר על ידי צבא ארה"ב הראה כי מעבדות הידרו-F מופחתת של 80% גרף של חומרים מ-מפסים של חומרים מ-חמצני.

(FLT:0) NanodiamondsFLT:1 - חלקיקים פחמן אלה משלבים קשיחות קיצונית (כמעט 100 GPa) עם משטח הידרופובי המתפזר היטב ב lubricants שאינם קוטביים.הם פועלים כסוכן מלוטש ומבולבל, תוך עיגולים את הטיפים המשתנים על גודל תת-ידי HIV (Doubledicid) של תרופות עם גודל של 3Dicoltine-D6 נמוך במיוחד.

ננוטכנולוגיה ב- Engine Sealants and Gaskets

בעוד lubricants לעתים קרובות לגנוב את הזרקורים, חותמות וחומרי גז עברו גם טרנספורמציה עמוקה באמצעות nano-engineering. כל נוזל וחותמת גז - כרטיסי ראש צילינדרים, חותמות מחבת שמן, O-rings for injectors andחיישנים - יש לשמור על שלמות תחת לחץ גס, רכיבה תרמית, והתקפה כימית.

Silica ננו-חלקיקים עבור Reinforcement and Barrier Properties

מפומד סיליקה ו-Coloidal silica הם העורקים של דומי החותם המוחזקים על ידי ננו-reinforceed.כאשר מפוזרים באופן אחיד, חלקיקים אלה מהווים רשת תלת-ממדית שמחזקת את הפולימר נגד מתח ודמיע.10 שיפורים של 50–100% הם נפוצים בטעינה של 2–5 דחיסות גזים קריטיים.

פחמן Nanotube ו Graphene Reinforcement

ננו-בוטיקים (CNTs) מציגים חוזקות של עשרות אלפיות מעל 100 פעמים של פלדה עם תוספת משקל מינימלית.בסיליקון ו- fluorocarbon, אפילו 1% CNTs מגבירים את היציבות התרמית ב- 30 מעלות צלזיוס ולהפחית את סט הדחיסה הקבועה לאחר טיפול ממושך בדחיסה של כדור הארץ (MWC-MW) מונעים חומרים מ-Ric Prepertware-Ric בלחץ גבוה יותר (Raterecte) מ-Ric Retravetecte) מ-Ric Retravedic Super hydro-Ric acid-Ric acid) מ-Outware-Outware (Nemic Super Multi-Outware) מ-Rateriveriveriveriveriveriveriverive Super Multi-Outware) מ-Outware (Raterive-Outloading Materials-Rateive-Rates) מ-Rine) מ-Outware (Rine) מ-Outware Quality Multi-Outloading Super hydromulti) מ-Outware (Nemtware) מ-Outware (Necte) מ-Outware) מ-Outware (

ננוקליות ו- Inorganic Platelets

מונטמורלייט חינדטס, עם יחס היבט גבוה שלהם ויכולת החלפת קיבולת, הם מאוד תואמים עם מגוון רחב של lastomers. הם להאט באופן דרמטי את הפיזור של שמן חם קירור לתוך מטריצה איטום, למנוע נפיחות, רכך, וכשל מוקדם יותר. OEM רכב החלו לציין גזי גז nanoclay-enhanced עבור קירור היברידית ומנועי כי ניסיון גבוה יותר של דלקת מפרקים דלקתיים.

המונחים: own-Healing Sealant Concepts

אחד הגבולות המרגשים ביותר הוא פיתוח של חותמות עצמיות.מיקרו- חלקיקים המכילים סוכן ריפוי מוטבעים במריצה עצמית, כאשר סדק חודר לאקסמה, הסוכן שוחרר, מגיב עם זרז קבוע של סיליקון ללא סיליקון קבוע, ופולימרים כדי לשחזר את השלמות המכנית.

יתרונות סביבתיים וכלכליים

חלקיקים צורכים בערך 15-20% של אנרגיה של דלק המנוע. הפחתה של 10% באמצעות חלקיקים nanolubrication יכול להניב חיסכון דלק ממוחזר של 1.5-2.0%. עבור צי של 1,000 כלי רכב קלים בכל מכסה 30,000 ק"מ בשנה, המתורגמים ליותר מ -45,000 ליטרים של דלק לחסוך בשנה, אך ירידה משמעותית של פחמן דו-חמצני.

המונחים: high-המסחר

למרות יותר מעשור של מחקר מבטיח, אימוץ המוני של ננוטכנולוגיה בשמן מנועים וחותמות הזרם המרכזי כבר הדרגתי.

(FLT:0Dispersion יציבות:FLT:1 ננו חלקיקים באופן טבעי agglomerate בשל כוחות ואן דר Waals. לאחר שמפוזרים, הם יכולים ל clog שמן מסננים, להאיץ ללבוש, לאבד את היתרונות nanoscale שלהם.Overcoming זה דורש פגזי פני השטח עם מברשת פולימרים, ארוך שרשרת alkylanes, או פיזור גבוה של שמן.

(FLT:0) לעומת תועלת:FLT:1u חלקיקים באיכות גבוהה - במיוחד צינורות פחמן פונקציונליים תחמוצת הפחמן תחמוצת נדיר - מחיר פרמיה. בעוד מפעילי צי רואים חזרה על ההשקעה באמצעות חיסכון דלק ותחזוקה, מה שמשכנע צרכנים בודדים לשלם יותר עבור ננו-נפט נשאר אתגר שיווק.

(FLT:0) תאימות עם תוספים קיימים:FreaLT:1 , שמן המנוע המודרני הם קוקטיילים מורכבים של חומרי ניקוי, נוגדי חמצון, סוכנים נגד-החלים (ZDDP), ממריצים מולקולקליים, ומעכבי קורוזיון יכולים ליצור אינטראקציה יעילה יותר - לדוגמה, משטח קטליטי של שיתוק צוואר הרחם עשוי לצרוך ממריצים רדיקליים שנועדו להגן על שמן ה-תזונה יעילה יותר על פני מערכת יחסים יעילה.

אימוץ תעשייתי וראיות אמיתיות בעולם

כמה מוצרים לאחר שוק כוללים כעת ננוטכנולוגיה. Liqui Moly's CERA TEC משתמשת ב- hexagonal Loron nitride microparticles עם ננו-גליונים, בעוד אחרים משלבים ננוידידים עם שמנים בסיס אסטרים.

פרספקטיבה עתידית: לובריטים חכמים ומערכות חותם

העשור הבא מבטיח למזג את ננוטכנולוגיה עם אבחון דיגיטלי.חוקרים עובדים על "מודולים חכמים" אשר משנים את התגובה החיכוך שלהם על בסיס לחץ או טמפרטורה, באמצעות פגזי פולימרים תרמורספוניים סביב חלקיקים. כאשר נקודה חמה מתפתח, הקליפות מפוצצים על ידי מנועים חשמליים מחוספסים באופן אוטומטי, אשר עלולות לבודד את המנועים של נאס"א למקררים חשמליים, כאשר יש צורך במנועים מגנטיים חשמליים.

מסקנה

ננוטכנולוגיה מעצבת מחדש את הגבולות המולקולריים של מה שלוטבקים ו-Hunants יכולים להשיג במנועי מחזור אוטו.על ידי פריסת חלקיקים יעילים כמו תחמוצת צוואר הרחם, מטבוליזם, ו- silica, מהנדסי רכב יוצרים אתגרים הגנתיים כי בסופו של דבר לחץ על פני השטח, מסלולים לאיום שפעם הדליפו, וניתוק חום כי מחלחל גם שמן מתכת וגם בעוד ש-עלים, יישארו אתגרים סביבתיים, הם, הם נשארים, הם ממשיכים להיות ברורים יותר, הם, הם, הם, כלומר, כמובן, הם לא אמצעי אבטחה סטנדרטיים, הם, הם, הם מתקדמים, הם מתקדמים, הם, הם לא אמצעי אבטחה, כמו גם חומרים סביבתיים, כמו גם כן, כי הם, כמו גם חומרים מתקדמים, שמירה על פני השטח של חומרים מתקדמים, שמירה על פני השטח של חומרים סביבתיים, כי הם, כי הם, כי הם, כלומר, שמירה על פני השטח של חומרים מתקדמים, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח של חומרים מתקדמים, שמירה על פני השטח של חומרים מתקדמים, כי הם לא אמצעי אבטחה, שמירה על פני השטח של חומרים מתקדמים, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח של חומרים מתקדמים, שמירה על פני השטח, שמירה על פני השטח, כי הם