这个世界从来就不缺少幻想,但却没有什么能像“纳米科学”一样具有梦幻般的吸引力。
当然,你可能会认为我说的太过夸张,因为“纳米”这个词对你来说也并不陌生,形形色色的纳米产品或许不像传说中的那么神奇。但我要告诉你,你现在所能接触到的“纳米世界”只相当于这个星球巴掌大的一块地方。当“纳米科学”真正改造这个世界的时候,你会发现装载纳米芯片的电脑会以现在计算机芯片一百倍的速度进行运算,你所驾驶的用纳米材料制造的汽车无论是性能还是安全性都会提升几倍,而耗油量和制造成本却会降低同样的倍数,诸如此类对人类生活质的改造也将像风暴一样席卷整个世界。我们甚至可以这样大胆的断言——未来的世界将是纳米的世界。
在“纳米世界”里,汽车会变成一个什么样子?其实,“纳米汽车”在结构和形状上不会发生什么根本性的变化,它对汽车的改变只针对于汽车应用材料,譬如经过纳米技术处理的部分材料,其耐磨性可以是黄铜的27倍或是钢铁的7倍,用这种技术制造的纳米陶瓷轴承已经被应用到了奔驰、宝马等高级轿车上。
纳米技术能够从汽车车身应用到车轮,几乎可以涵盖一辆汽车的全部,纳米技术在汽车材料上的广泛应用,也将使发动机产生质的飞跃,汽车轮胎将变得五颜六色,纳米技术还能改善汽车尾气的排放。就目前来说,只有纳米技术,才是新世纪汽车发展的核心技术。
我们知道,汽车技术的发展有赖于材料技术的发展,而纳米技术的应用,为材料技术的发展奠定了基础。纳米界面材料技术即超双亲性二元协同界面材料技术(亲水亲油)和超双疏型界面材料技术(疏水疏油),可以在任何材质表面实现。另外,根据纳米材料的结构特点,把不同材料在纳米尺度下进行合成与组合,可以形成各种各样的纳米复合材料,例如纳米功能塑料。纳米功能塑料可以改变传统塑料的特性,呈现出优异的物理性能:强度高,耐热性强,比重更小。由于纳米粒子尺寸小于可见光的波长,纳米塑料可以显示出良好的透明度和较高的光泽度,这样的纳米塑料在汽车上将有广泛的用途。随着汽车应用塑料数量越来越多,纳米塑料很可能会普遍应用在汽车上。这些纳米功能塑料最引起汽车业内人士注意的有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。
阻燃塑料是以纳米级超大比表面积的无卤阻燃复合粉末为载体,经表面改性可制成的阻燃剂,利用纳米技术添加到聚乙烯中。由于纳米材料的粒径超细,经表面处理后具有相当大的表面活性,当燃烧时其热分解速度迅速,吸热能力增强,从而降低基材表面温度,冷却燃烧反应。同时当阻燃塑料燃烧时,超细的纳米材料颗粒能覆盖在被燃材料表面并生成一层均匀的碳化层,此碳化层起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴的作用,从而起到阻燃作用。这种阻燃塑料具有热稳定性高,阻燃持久、无毒性等优点,消除了普通无机阻燃剂由于添加量大对材料力学性能和加工材料污染环境带来的缺陷,可以取替有毒的溴类、锑类阻燃材料,有利环境保护。目前汽车设计要求规定,凡通过乘客座舱的线路、管路和设备材料必须要符合阻燃标准,例如内饰和电气部分的面板、包裹导线的胶套,包裹线束的波纹管、胶管等,使用阻燃塑料能够轻易达到要求。
增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO3、SiO2等,这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用,可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度、抗冲击韧性和弹性模量上升,使塑料的物理性能得到明显改善。增强增韧塑料可以代替金属材料,由于它们比重小,重量轻,因此广泛用于汽车上可以大幅度减轻汽车重量,达到节省燃料的目的。这些用纳米技术改性的增强增韧塑料,可以用于汽车上的保险杠、座椅、翼子板、顶蓬盖、车门、发动机盖、行李舱盖等,甚至还可用于变速器箱体、齿轮传动装置等一些重要部件。
抗紫外线老化塑料是将纳米级的TiO2、ZnO等无机抗紫外线粉体混炼填充到塑料基材中。这些填充粉体对紫外线具有极好的吸收能力和反射能力,因此这种塑料能够吸收和反射紫外线,比普通塑料的抗紫外线能力提高20倍以上,据报道这类材料经过连续700小时热光照射后,其扩张强度损失仅为10%,如果作为暴露在外的车身塑料构件材料,能有效延长其使用寿命。
抗菌塑料是将无机的纳米级抗菌剂利用纳米技术充分地分散于塑料制品中,可将附着在塑料上的细菌杀死或抑制生长。这些纳米级抗菌剂是以银、锌、铜等金属离子包裹纳米TiO2、CaCO3等制成,可以破坏细菌生长环境。据介绍无机纳米抗菌塑料加工简单,广谱抗菌,24小时接触杀菌率达90%,无副作用。高效的抗菌塑料可以用在车门把手、方向盘、座椅面料、储物盒等易污垢部件,尤其是公交车扶手采用无机纳米抗菌塑料,可以大大减少疾病的传播,改善车上卫生条件。
也就是说,纳米功能塑料在汽车工业中将取代现有的大部分应用材料,其成本会降低很多,而强度和安全性却还会有一定的提升。
纳木技术在中国也已经进入到初步的应用阶段,已经研制出的一种用纳米技术制造的乳化剂,以一定比例加入汽油后,可使像桑塔纳一类的轿车降低10%左右的耗油量。更令人注意的是,纳米技术应用在燃料电池上,可以节省大量成本。很显然,“纳米科学”将成为二十一世纪世界的主宰。所以知道纳米技术,并且了解纳米技术应该成为现代人的必修课。
当然,你可能会认为我说的太过夸张,因为“纳米”这个词对你来说也并不陌生,形形色色的纳米产品或许不像传说中的那么神奇。但我要告诉你,你现在所能接触到的“纳米世界”只相当于这个星球巴掌大的一块地方。当“纳米科学”真正改造这个世界的时候,你会发现装载纳米芯片的电脑会以现在计算机芯片一百倍的速度进行运算,你所驾驶的用纳米材料制造的汽车无论是性能还是安全性都会提升几倍,而耗油量和制造成本却会降低同样的倍数,诸如此类对人类生活质的改造也将像风暴一样席卷整个世界。我们甚至可以这样大胆的断言——未来的世界将是纳米的世界。
在“纳米世界”里,汽车会变成一个什么样子?其实,“纳米汽车”在结构和形状上不会发生什么根本性的变化,它对汽车的改变只针对于汽车应用材料,譬如经过纳米技术处理的部分材料,其耐磨性可以是黄铜的27倍或是钢铁的7倍,用这种技术制造的纳米陶瓷轴承已经被应用到了奔驰、宝马等高级轿车上。
纳米技术能够从汽车车身应用到车轮,几乎可以涵盖一辆汽车的全部,纳米技术在汽车材料上的广泛应用,也将使发动机产生质的飞跃,汽车轮胎将变得五颜六色,纳米技术还能改善汽车尾气的排放。就目前来说,只有纳米技术,才是新世纪汽车发展的核心技术。
我们知道,汽车技术的发展有赖于材料技术的发展,而纳米技术的应用,为材料技术的发展奠定了基础。纳米界面材料技术即超双亲性二元协同界面材料技术(亲水亲油)和超双疏型界面材料技术(疏水疏油),可以在任何材质表面实现。另外,根据纳米材料的结构特点,把不同材料在纳米尺度下进行合成与组合,可以形成各种各样的纳米复合材料,例如纳米功能塑料。纳米功能塑料可以改变传统塑料的特性,呈现出优异的物理性能:强度高,耐热性强,比重更小。由于纳米粒子尺寸小于可见光的波长,纳米塑料可以显示出良好的透明度和较高的光泽度,这样的纳米塑料在汽车上将有广泛的用途。随着汽车应用塑料数量越来越多,纳米塑料很可能会普遍应用在汽车上。这些纳米功能塑料最引起汽车业内人士注意的有阻燃塑料、增强塑料、抗紫外线老化塑料、抗菌塑料等。
阻燃塑料是以纳米级超大比表面积的无卤阻燃复合粉末为载体,经表面改性可制成的阻燃剂,利用纳米技术添加到聚乙烯中。由于纳米材料的粒径超细,经表面处理后具有相当大的表面活性,当燃烧时其热分解速度迅速,吸热能力增强,从而降低基材表面温度,冷却燃烧反应。同时当阻燃塑料燃烧时,超细的纳米材料颗粒能覆盖在被燃材料表面并生成一层均匀的碳化层,此碳化层起到隔热、隔氧、抑烟和防熔滴的作用,从而起到阻燃作用。这种阻燃塑料具有热稳定性高,阻燃持久、无毒性等优点,消除了普通无机阻燃剂由于添加量大对材料力学性能和加工材料污染环境带来的缺陷,可以取替有毒的溴类、锑类阻燃材料,有利环境保护。目前汽车设计要求规定,凡通过乘客座舱的线路、管路和设备材料必须要符合阻燃标准,例如内饰和电气部分的面板、包裹导线的胶套,包裹线束的波纹管、胶管等,使用阻燃塑料能够轻易达到要求。
增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土、CaCO3、SiO2等,这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用,可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度、抗冲击韧性和弹性模量上升,使塑料的物理性能得到明显改善。增强增韧塑料可以代替金属材料,由于它们比重小,重量轻,因此广泛用于汽车上可以大幅度减轻汽车重量,达到节省燃料的目的。这些用纳米技术改性的增强增韧塑料,可以用于汽车上的保险杠、座椅、翼子板、顶蓬盖、车门、发动机盖、行李舱盖等,甚至还可用于变速器箱体、齿轮传动装置等一些重要部件。
抗紫外线老化塑料是将纳米级的TiO2、ZnO等无机抗紫外线粉体混炼填充到塑料基材中。这些填充粉体对紫外线具有极好的吸收能力和反射能力,因此这种塑料能够吸收和反射紫外线,比普通塑料的抗紫外线能力提高20倍以上,据报道这类材料经过连续700小时热光照射后,其扩张强度损失仅为10%,如果作为暴露在外的车身塑料构件材料,能有效延长其使用寿命。
抗菌塑料是将无机的纳米级抗菌剂利用纳米技术充分地分散于塑料制品中,可将附着在塑料上的细菌杀死或抑制生长。这些纳米级抗菌剂是以银、锌、铜等金属离子包裹纳米TiO2、CaCO3等制成,可以破坏细菌生长环境。据介绍无机纳米抗菌塑料加工简单,广谱抗菌,24小时接触杀菌率达90%,无副作用。高效的抗菌塑料可以用在车门把手、方向盘、座椅面料、储物盒等易污垢部件,尤其是公交车扶手采用无机纳米抗菌塑料,可以大大减少疾病的传播,改善车上卫生条件。
也就是说,纳米功能塑料在汽车工业中将取代现有的大部分应用材料,其成本会降低很多,而强度和安全性却还会有一定的提升。
纳木技术在中国也已经进入到初步的应用阶段,已经研制出的一种用纳米技术制造的乳化剂,以一定比例加入汽油后,可使像桑塔纳一类的轿车降低10%左右的耗油量。更令人注意的是,纳米技术应用在燃料电池上,可以节省大量成本。很显然,“纳米科学”将成为二十一世纪世界的主宰。所以知道纳米技术,并且了解纳米技术应该成为现代人的必修课。