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.

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

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

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

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...