Večkratna uporaba aluminijevega prahu v avtomobilski industriji
Vstopite v kateri koli sodoben avto in boste našlialuminijev prah tiho opravlja več funkcij, a jih potrošniki le redko opazijo. Danes dvignimo pokrov motorja in si poglejmo, kako ta beli prah močno sodeluje pri gibanju "celotnega telesa" avtomobila.
Ⅰ. »Trde kosti« zavornih ploščic
»Šibke zavore? Najverjetneje torn material ni dovolj trd!« se je med testiranjem zavor pritoževal tehnik v tovarni zavornih ploščic. Njegova moč je izjemna: že samo 3–5 % dodatka tornemu materialu lahko dramatično poveča površinsko trdoto zavorne ploščice. Je kot mikroplast oklepa, ki preprečuje, da bi se deformirala ali razpadla zaradi trenja pri visoki temperaturi. Podatki podjetja Hangzhou Jikang New Materials kažejo, da dodatek tega dodatka izboljša odpornost zavornih ploščic proti obrabi za več kot 15 %, zaradi česar je to orodje za varčevanje s stroški za taksije s pogostimi speljevanji in ustavljanji.
Še boljša je njegova vzdržljivost – korozija zaradi kislin in alkalij? Ni problema! Temperature 800 °C? Celo prenesejo! Težave z rjo in cviljenjem tradicionalnih kovinskih zavornih ploščic so enostavno rešene s keramično formulo, izboljšano z nano-aluminijevim oksidom.
II. »Satjasta hiša« za čiščenje izpušnih plinov
V pekinški tovarni katalizatorjev delavci nanašajo kremasto zmes na keramični nosilec v obliki satovja. Jedro te zmesi je gama faza. nano-aluminijev oksid, s površino 130–200 m²/g. To pomeni, da je en gram tega materiala, razprostrt na polovici velikosti košarkarskega igrišča, enakovreden trikratni velikosti.
Ko izpušni plini vozil prehajajo skozi te nanopremazove, se molekule ogljikovega monoksida in dušikovega oksida trdno adsorbirajo na površino por aluminijevega oksida. Nato delujejo katalizatorji iz plemenitih kovin in jih pretvorijo v neškodljive pline. Tehnik pri podjetju Jingcheng New Materials je uporabil analogijo: »Aluminijev oksid je kot oder stavbe, ki omogoča platini in paladiju, 'VIP-jem', da trdno sedita in delujeta bolj učinkovito!«
Poskusi so pokazali, da katalizatorji z uporabo 10-30 nmaluminijev oksid povečajo aktivnost pri nizkih temperaturah za skoraj 20 % – kar pomeni hitro čiščenje izpušnih plinov tudi med hladnim zagonom, kar je ključnega pomena za izpolnjevanje strogih kitajskih emisijskih standardov VIb.
III. »Hladilni obliž« za baterijske sklope
Česa se lastniki vozil na nova goriva najbolj bojijo? Pregrevanja akumulatorja! Inženir pri podjetju Hangzhou Jiupeng New Materials je razstavil tubo toplotno prevodnega gela, podobnega zobni pasti: »Vidite ta srebrn sijaj? 60 % ga sestavlja sferični aluminijev oksid!« Toplotno prevodni prah iz aluminijevega oksida CY-L15S deluje kot »hladilni obliž« za akumulatorsko celico.
Tradicionalna silikonska mast ima toplotno prevodnost le 1,5 W/mK, medtem ko lahko gel, napolnjen z aluminijevim oksidom, doseže več kot 6 W/mK. Testi na baterijskem paketu podjetja CATL so pokazali, da je dodajanje toplotno prevodne plasti iz aluminijevega oksida zmanjšalo temperaturno razliko v baterijskih celicah med hitrim polnjenjem s 15 °C na znotraj 5 °C – manjša kot je temperaturna razlika, daljša je življenjska doba baterije.
Načrt širitve podjetja Tianma New Materials dodatno potrjuje naraščajoče povpraševanje: začel se je projekt letne proizvodnje 5000 ton aluminijevega prahu z visoko toplotno prevodnostjo, ki je namenjen hladilnemu trgu za trielektrične sisteme vozil z novimi energijskimi viri.
IV. Lahki "armatura"
»Zmanjšanje teže brez žrtvovanja trdnosti« je ključ do lahkih vozil. V vzorčni sobi podjetja Shanghai Gaoquan Chemical je v epoksi smolo vgrajen mikroprah aluminijevega oksida α-faze z debelino 80–160: »Njegovo dodajanje lahko zmanjša debelino stene nosilca odbijača za 0,5 mm, hkrati pa dejansko poveča njegovo trdnost!«
Načelo je podobno kot pri armiranem betonu:delci aluminijevega oksidaznotraj plastike tvorijo »mikroskelet«. Podatki nekega proizvajalca avtomobilov kažejo, da dodajanje 30 % aluminijevega oksida poliamidnemu materialu znotraj pokrova motorja poveča temperaturo toplotne deformacije s 160 °C na 290 °C – kar je rešilna rešitev za komponente v bližini turbopolnilnika.
Še boljša je cena: ojačitev iz ogljikovih vlaken je tako draga kot zlato, medtem ko kompoziti iz aluminijevega oksida stanejo le tretjino manj.
V. Vžigalna svečka "ognjevzdržni oklep"
Razstavite svečko motorja in videli boste bleščeč sij visokotemperaturnega mikropraha aluminijevega oksida na keramičnem izolatorju. Poročilo o preskusu kemične industrije Shanghai Gaoquan kaže, da lahko keramično telo, sestavljeno iz 96 % α-faznega aluminijevega oksida, prenese nenadne eksplozije pri 1700 °C.
»Včasih smo uporabljali navadno keramiko, ki je po 80.000 kilometrih počila in puščala.« Glavni inženir tovarne svečk je pokazal novo razvitoaluminijeva keramika telo in rekel: »Zdaj, po 150.000 kilometrih, tudi če elektrode pregorijo, keramika ostane nedotaknjena!« To je posledica »robustnega« značaja aluminijevega oksida – pri visokih temperaturah se ne lezeva in ima nizek koeficient toplotnega raztezanja, zaradi česar je trdna podlaga znotraj »Plamteče gore« valja.
VI. »Novi as« za bojišče prihodnosti
Inovacije na področju aluminijevega oksida se nadaljujejo z nezmanjšano intenzivnostjo. Aluminijev oksid, modificiran z redkimi zemeljami, je v laboratoriju že pustil svoj pečat: zavorne ploščice, ki vsebujejo sledove itrijevega oksida, izboljšajo odpornost proti obrabi za 10 %, katalizatorski premazi, izboljšani s cerijevim oksidom, pa podaljšajo življenjsko dobo za 30 %.
Še bolj napredne aplikacije so v inteligentni vožnji – leče milimetrskih radarjev zahtevajo materiale, ki hkrati prepuščajo valove in odvajajo toploto. Podjetje iz Hangzhoua testira kompozitni material iz aluminijevega oksida in silikona: njegova dielektrična konstanta ostaja stabilna pri 3,2, njegova toplotna prevodnost pa je petkrat večja od tradicionalne plastike, kar radarju omogoča, da natančno »vidi« cesto tudi pri temperaturah 120 °C.
Od tradicionalnih vozil na gorivo do električnih pametnih avtomobilov, vrednostna verigaaluminijev prahse še naprej širi. Morda se nikoli ne bo pojavil v brošurah za vozila, toda ko primemo volan, je vsako varno zaviranje, vsaka učinkovita sprostitev električne energije in vsak čist izdih tiho zaščiten s tem belim prahom, skritim pred očmi.
In s pojavom novih bojišč, kot so toplotnoizolacijske blazinice za trdne baterije in vodilne plošče za vodikove gorivne celice, se pot aluminijevega oksida do tega, da postane "skriti prvak", še naprej širi.