Наночастицы и мегазатраты — журнал За рулем

Наночастицы и мегазатраты

Наночастицы и мегазатраты

Ученым из Чикагского университета такой нанонасос уже не в диковинку. Более того он перекачивает молекулы жидкости в тончайшем слое. Мотором, вращающим нанокрыльчатку, служат белковые соединения.
Ученым из Чикагского университета такой нанонасос уже не в диковинку. Более того он перекачивает молекулы жидкости в тончайшем слое. Мотором, вращающим нанокрыльчатку, служат белковые соединения.

Так порой случается: модное словечко начинают употреблять с пользой для своего бизнеса все кому не лень. И компрометируют реальные открытия, за которые, между прочим, только что присудили Нобелевскую премию. На самом деле американский физик Ричард Фейнман (он-то получил свою премию в далеком 1965-м) заложил основы нынешнего прорыва в наномир 58 лет тому назад в докладе, сделанном в Калифорнийском технологическом институте. Тогда речь шла о принципиальной возможности механически перемещать отдельные атомы микроманипулятором и создавать таким образом материалы с необычными свойствами. Но как и из чего сделать такую «наноруку», никто в ту пору не догадывался...

Сегодня манипуляции с отдельными молекулами и даже атомами специалистов уже не удивляют. Для нас же интересен конечный результат — особенно в применении к автомобилестроению.

Все вроде просто: стол, шланг, какие-то шарики внутри. Только увидеть это можно лишь в электронный микроскоп. Шарики — не мячики для гольфа: это атомы. Такие объекты сегодня можно даже потрогать наноманипулятором и разложить на «столе» в виде, например, к
Все вроде просто: стол, шланг, какие-то шарики внутри. Только увидеть это можно лишь в электронный микроскоп. Шарики — не мячики для гольфа: это атомы. Такие объекты сегодня можно даже потрогать наноманипулятором и разложить на «столе» в виде, например, к

ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ — УЖЕ НЕ МИСТИФИКАЦИЯ

Возможно, многие уже отметили для себя тенденцию, ярко проявившуюся на Франкфуртском автосалоне: заправочный пистолет все чаще соседствует с электрической розеткой. По крайней мере, в пределах городской черты. Да, пока даже новейшие литий-ионные аккумуляторы способны обеспечить весьма скромный пробег, но для ежедневных поездок на работу и обратно хватит. Проблемой была скорее небольшая долговечность таких батарей (они выдерживали лишь около 1000 циклов заряда-разряда) и длительность пополнения их электричеством из розетки. Сравните 6–8 часов с парой минут на обычной АЗС! Но почему аккумуляторы умирают раньше времени? Исследователи компании Altair Nanotechnologies (США) обнаружили причину: при зарядке большими токами (а только так можно сократить процесс до нескольких часов), ионы лития с силой «продирались» между микропластинками графита, постепенно разрушая электроды.

В обычном нейтрализаторе (вверху) частицы платины или палладия при нагреве скользят по поверхности керамического «шарика» и «сливаются» в частицы больших размеров. Если же уменьшить размер частиц до 5 нанометров, то они намертво фиксируются в лунках на ке
В обычном нейтрализаторе (вверху) частицы платины или палладия при нагреве скользят по поверхности керамического «шарика» и «сливаются» в частицы больших размеров. Если же уменьшить размер частиц до 5 нанометров, то они намертво фиксируются в лунках на ке

Поняв физику старения батарей, стало возможным найти наноэликсир молодости. Графит в электродах заменили специально созданными структурами из наночастиц оксида ти-таната лития (nLTO или, иначе, Li4Ti5O12). Они не мешали движению ионов, что привело к невероятному увеличению срока службы батарей: более 25 000 циклов на протяжении 20 лет! С учетом подзарядки дважды в день разделите это огромное число на два — и узнаете, сколько дней прослужит электромобиль. Более того, время зарядки стало возможным сократить до… 10–15 минут! Если, конечно, проводка выдержит.

Эффективность антикоррозионного покрытия зависит от размера его частиц. Если они измеряются нанометрами, то цинк, например, может пробраться в самые микроскопические трещинки металла и встретить там ионы кислорода: 1 — металл кузова; 2,3 — растворенные в 
Эффективность антикоррозионного покрытия зависит от размера его частиц. Если они измеряются нанометрами, то цинк, например, может пробраться в самые микроскопические трещинки металла и встретить там ионы кислорода: 1 — металл кузова; 2,3 — растворенные в 

Новые «наноаккумулято-ры» (как вы понимаете, сами батареи — вполне традиционных размеров) уже прошли испытания и воодушевили фирму Phoenix Motorcars на выпуск собственных электромобилей. В 2007 году их сделают всего 500 штук, но уже в 2008-м — 5000, а на 2011 год запланированы и вовсе грандиозные (100 000 шт.) объемы.

МЕГАЭФФЕКТ ОТ НАНОПЛАТИНЫ

Нейтрализатор выхлопных газов давно стал непременной принадлежностью автомобиля. Без него мы так и вдыхали бы выхлоп Евро I, ни о каких «два, три, четыре, пять» не было бы и речи. Одна беда: каталитическое напыление платины или палладия — весьма дорогое удовольствие.

Разработчики фирмы «Маз-да» заглянули в микромир и обнаружили: частицы драгметалла крупнее 10 нм, напыленные на керамическую основу, держатся на ней не слишком прочно. При нагреве (а нейтрализатор только так и работает!) они начинают скользить по поверхности керамических зерен и сливаются, подобно капелькам ртути в агломераты все больших размеров. При этом неизбежно уменьшается площадь поверхности, контактирующая с газами, и эффективность их обезвреживания падает.

Одновременно выяснилось: если уменьшить размер частиц металла до 5 нм и менее, они прочно застревают в нанопо-рах керамики и уже не могут «путешествовать». Более того: оперируя наночастицами платины, удалось уменьшить ее общее количество в нейтрализаторе на... 70–90%!

Более того, такой нейтрализатор переживет сам автомобиль без потери эффективности!

А НАМ-ТО ЧТО?

Все описанное выше хотя и реальность, но, увы, географически пока далекая: США, Япония... А есть реальные примеры успешного применения на-нотехнологий, как говорится, здесь и сейчас?

Оказывается, далеко ходить не надо. Более того, скоро ЗР впору будет проводить экспертизу всевозможных препаратов, сохраняющих автомобиль девственно чистым при езде по обычным дорогам. Но сейчас, в преддверии соленой зимы, болееактуальным показался рассказ о новом антикоре «Нано Цинк» фирмы Valvoline. Препарат предыдущего поколения «Тектил Цинк» хорошо известен. Зачем же понадобилось радикально уменьшать, как следует из названия, частицы цинка и ингибиторов (замедлителей) коррозии до на-норазмеров? Одна из причин сходна с описанной выше: в таких частицах поверхностных атомов больше — стало быть, выше активность их в реакциях. Но еще одно преимущество исследователи смогли обнаружить, лишь рассмотрев металл кузова в электронном микроскопе. Оказалось, при воздействии механических нагрузок поверхность быстро покрывается микро-, точнее, нанотре-щинами шириной не более 100 нм. Увидеть их в обычный микроскоп нереально: даже волос в 2000 раз толще! А вот ионы кислорода свободно проникают в них и начинают свою разрушительную работу, не встречая сопротивления.

Уменьшив частицы антикора до наноразмеров, удалось обеспечить проникновение состава NanoZinc ML 777 в эти трещинки и организовать там достойную встречу «агрессору». А чтобы жидкий состав не смывался, покрытие сразу же обрабатывают фиксирующим средством NanoZinc UBC 778. Под его коркой и «плавают» наночастицы в ожидании рыжего врага. Причем довольно долго: на такую защиту дается гарантия сроком 11 лет, причем для авто любой марки. Вот только стоит процедура примерно на 3000 рублей дороже обычной обработки «Тектил Цинком»...

НАНОТЕХНОЛОГИИ И НАНОБОЛТОЛОГИЯ

Мы намеренно не описывали технологий получения наноча-стиц. Поверьте, это весьма сложный и дорогой процесс. А потому нужно весьма критически относиться к упоминанию нанотехнологий в неких дешевых прибамбасах, обещающих грандиозную экономию топлива при не менее грандиозном росте мощности. Впро-wчем, если хотите похвастаться перед друзьями новейшим «на-ноускорителем» под капотом «Лады» — почему бы и нет...

Ошибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

Читать комментарии

Самые новые