Рис.1. Волокнистые композиты
Введение
Содержание
Введение….……………………………………………………………………….…..3
1. Нанотехнологии в автомобилестроении…………..…………………………..... 6
1.2. Нанокомпозиты General Motors………………………………………………...11
1.3. Инновационные покрытия с наночастицами………………………………….14
1.4. Перспективные разработки Volkswagen………………………………………15
2. Наноиндустрия в России……………………………………………………...… 17
3. Будущее нанотехнологий: проблемы и перспективы………….……………… 20
3.1. Опасности, которыми не следует пренебрегать…………………………...….21
4. Список литературы ………………………….……………………………………25
Композиты - многокомпонентные материалы, состоящие из полимерной, металлической, углеродной, керамической или другой основы (матрицы), армированной наполнителями из волокон, нитевидных кристаллов, тонкодиспeрсных частиц и др. Путем подбора состава и свойств наполнителя и матрицы (связующего), их соотношения, ориентации наполнителя можно получить материалы с требуемым сочетанием эксплуатационных и технологических свойств. Использование в одном материале нескольких матриц (полиматричные композиционные материалы (ПКМ)) или наполнителей разл. природы (гибридные композиционные материалы) значительно расширяет возможности регулирования свойств композиционных материалов. Армирующие наполнители воспринимают основную долю нагрузки композиционных материалов.
|
|
По структуре наполнителя композиционные материалы подразделяют на волокнистые (армированы волокнами и нитевидными кристаллами), слоистые (армированы пленками, пластинками, слоистыми наполнителями), дисперсноармированные, или дисперсноупрочненные (с наполнителем в виде тонкодисперсных частиц). Матрица в композиционных материалах обеспечивает монолитность материала, передачу и распределение напряжения в наполнителе, определяет тепло-, влаго-, огне- и химическую стойкость. По природе матричного материала различают полимерные, металлические, углеродные, керамические и другие композиты. Наиболее широкое применение в технике получили композиционные материалы, армированные высокопрочными и высокомодульными непрерывными волокнами. К ним относят: полимерные композиционные материалы на основе термореактивных (эпоксидных, полиэфирных, феноло-формальдегидных, полиимидных и др.) и термопластичных связующих, армированных стеклянными (стеклопластики),углеродными (углепластики),орг. (органопластики),борными (боропластики)и другими волокнами; металлические композиционные материалы на основе сплавов Al, Mg, Cu, Ti, Ni, Сг, армированных борными, углеродными или карбидкремниевыми волокнами, а также стальной, молибденовой или вольфрамовой проволокой; композиционные материалы на основе углерода, армированного углеродными волокнами (углерод-углеродные материалы); композиционные материалы на основе керамики, армированной углеродными, карбидкремниевыми и другими жаростойкими волокнами и SiC.
|
|
При использовании углеродных, стеклянных, арамидных и борных волокон, содержащихся в материале в кол-ве 50-70%, созданы композиции с ударной прочностью и ударным модулем упругости в 2-5 раз большими, чем у обычных конструкционных материалов и сплавов. Кроме того, волокнистые композиционные материалы превосходят металлы и сплавы по усталостной прочности, термостойкости, виброустойчивости, шумопоглощению, ударной вязкости и другим свойствам.
Развитие приборо-, авиа- и ракетостроения, химической и других отраслей промышленности требует создания новых ПКМ с улучшенным комплексом свойств. Известно, что температура, при которой ПКМ сохраняют формоустойчивость и свойства, не превышает 400ºС, а углеродные материалы способны работать при 600-1000ºС. ПКМ на основе фенолоформальдегидных смол (ФФС) при высоких температурах образуют термостойкие углеродные материалы. Введение металлокомплексных соединений в ПКМ в наноразмерном состоянии (до 100 нм) приводит к улучшению свойств. Наноразмерные частицы (НРЧ) существенно отличаются от металлических порошкообразных наполнителей с размером частиц более 0,1-10 мкм, обычно используемых при создании ПКМ тем, что проявляют квантово-размерные свойства. Стабилизированные НРЧ, равномерно распределенные в полимерной матрице, уже при малых содержаниях в ПКМ (до 5 масс %) способны образовывать дополнительные узлы сетки, взаимодействовать с полимерными матрицами, что может привести к изменению прочностных характеристик полимерных нанокомпозитов (НК).
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 2010 году их будут использовать все автомобилестроители и большинство их поставщиков. 70 ведущих мировых автомобилестроителей, включая Renault, General Motors, BMW, Toyota, Audi, Ford, Volkswagen, Mercedes-Benz, Opel, Ferrari, MAN, FIAT, Volvo, Hyundai, Honda, Nissan, Chrysler, Jaguar, Porsche, Peugeot, Saab, Rover, Citroen, Huachangcar, Mazda, Alfa Romeo, Asia Motors, Mitsubishi, Vauxhall, Subaru и др., провели совместное исследование возможностей применения нанотехнологий в автомобилях с 2002 до 2015 года.