Многобройните приложения на алуминиев прах в автомобилната индустрия
Влезте във всяка модерна кола и ще откриетеалуминиев прах тихо изпълняващ множество функции, но рядко забелязан от потребителите. Днес нека вдигнем капака и да видим как този бял прах участва дълбоко в движението на „цялото тяло“ на автомобила.
Ⅰ. „Твърдите кости“ на спирачните накладки
„Слаби спирачки? Най-вероятно фрикционният материал не е достатъчно твърд!“, оплака се техник във фабрика за накладки, докато тества спирачките. Мощността му е забележителна: добавянето само на 3%-5% към фрикционния материал може драстично да увеличи повърхностната твърдост на накладката. Това е като микрослой броня, който предотвратява деформацията или разпадането ѝ при триене при висока температура. Данните от Hangzhou Jikang New Materials показват, че добавянето на тази добавка подобрява износоустойчивостта на накладките с над 15%, което я прави инструмент за пестене на разходи за таксита с чести потегляния и спирания.
Още по-добра е неговата издръжливост – киселинна и алкална корозия? Няма проблем! Температури от 800°C? Дори издържат! Проблемите с ръждата и скърцането на традиционните метални накладки се решават лесно с керамичната формула, подсилена с наноалуминиев оксид.
II. „Къща тип „пчелна пита“ за пречистване на отработени газове
В пекинска фабрика за катализатори, работници нанасят кремообразна суспензия върху керамичен носител с форма на пчелна пита. Ядрото на тази суспензия е гама-фаза. нано-алуминиев оксид, с повърхностна площ от 130-200 м²/г. Това означава, че един грам от този материал, разпръснат върху половината от размера на баскетболно игрище, е еквивалентен на 3 пъти размера му.
Когато отработените газове на превозни средства преминават през тези нанопокрития, молекулите на въглеродния оксид и азотния оксид се адсорбират здраво върху повърхността на порите на алуминиевия оксид. След това катализатори от благородни метали действат, превръщайки ги в безвредни газове. Техник от Jingcheng New Materials използва аналогия: „Алуминиевият оксид е като скелето на сграда, позволявайки на платината и паладия, „ВИП персоните“, да стоят здраво и да работят по-усилено!“
Експерименти показват, че катализатори, използващи 10-30 nmалуминиев оксид увеличават нискотемпературната активност с близо 20% - което означава бързо пречистване на отработените газове дори при студен старт, което е от решаващо значение за спазване на строгите китайски стандарти за емисии VIb.
III. „Охлаждаща лепенка“ за батерийни пакети
От какво най-много се страхуват собствениците на превозни средства с нова енергия? От прегряване на батерията! Инженер в Hangzhou Jiupeng New Materials показа тубичка с термопроводим гел, подобен на паста за зъби: „Виждате ли този сребрист блясък? 60% от него е сферичен алуминиев оксид!“ Алуминиевият термопроводим прах CY-L15S действа като „охлаждащ пластир“ за клетката на батерията.
Традиционната силиконова грес има топлопроводимост само 1,5 W/mK, докато гелът, пълен с алуминиев оксид, може да достигне над 6 W/mK. Тестове върху батерия от CATL показаха, че добавянето на топлопроводим слой от алуминиев оксид намалява температурната разлика в клетките на батерията по време на бързо зареждане от 15°C до 5°C – колкото по-малка е температурната разлика, толкова по-дълъг е животът на батерията.
Планът за разширяване на Tianma New Materials допълнително потвърждава нарастващото търсене: стартира проект за производство на 5000 тона алуминиев прах с висока топлопроводимост годишно, насочен към пазара на охлаждане за триелектрически системи на превозни средства с нова енергия.
IV. Лек „армиьор“
„Намаляване на теглото без жертване на здравината“ е ключът към олекотяването на превозните средства. В залата за мостри на Shanghai Gaoquan Chemical, алуминиев микропрах с α-фаза с размер 80-160 е включен в епоксидна смола: „Добавянето му може да намали дебелината на стената на скобата на бронята с 0,5 мм, като същевременно увеличи здравината ѝ!“
Принципът е подобен на този при стоманобетонните конструкции:алуминиеви частициобразуват „микроскелет“ в пластмасата. Данни от определен автомобилен производител показват, че добавянето на 30% алуминиев оксид към полиамидния материал във вътрешността на капака на двигателя увеличава температурата на топлинна деформация от 160°C на 290°C – спасително средство за компонентите в близост до турбокомпресора.
Още по-добра е цената: армировката от въглеродни влакна е толкова скъпа, колкото златото, докато алуминиевите композити струват само една трета от това.
V. Запалителна свещ „Огнеупорна броня“
Разглобете свещта на двигателя и ще видите блестящото сияние на високотемпературен алуминиев микропрах върху керамичния изолатор. Протокол от изпитване на Shanghai Gaoquan Chemical Industry показва, че керамичното тяло, съставено от 96% α-фазен алуминиев оксид, може да издържи на внезапни експлозии при 1700°C.
„Преди използвахме обикновена керамика, а тя се напукваше и течеше след 80 000 километра.“ Главният инженер на фабрика за свещи показа новоразработенаалуминиева керамика тялото и каза: „Сега, след 150 000 километра, дори ако електродите изгорят, керамиката остава непокътната!“ Това се дължи на „здравия“ характер на алуминиевия оксид – той не пълзи при високи температури и има нисък коефициент на термично разширение, което го прави солидна основа в „Пламтящата планина“ на цилиндъра.
VI. „Нов ас“ за бойното поле на бъдещето
Иновациите в алуминиевия оксид продължават с неотслабваща сила. Модифицираният с редкоземни елементи алуминиев оксид вече е оставил своя отпечатък в лабораторията: спирачните накладки, съдържащи следи от итриев оксид, подобряват износоустойчивостта с 10%, докато катализаторните покрития, подсилени с цериев оксид, удължават живота им с 30%.
По-авангардните приложения са в интелигентното шофиране – лещите за милиметрови радарни устройства изискват материали, които едновременно пропускат вълни и разсейват топлината. Компания от Ханджоу тества композитен материал от алуминиев оксид/силикон: неговата диелектрична константа остава стабилна на 3,2, а топлопроводимостта му е пет пъти по-висока от тази на традиционните пластмаси, което позволява на радара точно да „вижда“ пътя дори при температури от 120°C.
От традиционните превозни средства на гориво до електрическите интелигентни автомобили, веригата на създаване на стойносталуминиев прахпродължава да се разраства. Може никога да не се появи в брошурите за превозни средства, но когато държим волана, всяка безопасна спирачка, всяко ефикасно освобождаване на електричество и всяко чисто издишване е тихо защитено от този бял прах, скрит от погледа.
И с появата на нови бойни полета, като например топлоизолационни подложки за твърдотелни батерии и направляващи плочи за водородни горивни клетки, пътят на алуминиевия оксид да се превърне в „скрит шампион“ продължава да се разширява.