המאפיינים של ננו-חומרים הניחו את הבסיס ליישום הרחב שלו.שימוש באנטי-אולטרה-סגול המיוחד של ננו-חומרים, אנטי-אייג'ינג, חוזק וקשיחות גבוהים, אפקט מיגון אלקטרוסטטי טוב, אפקט שינוי צבע ותפקוד אנטיבקטריאלי ומסיר ריח, פיתוח והכנה של סוגים חדשים של ציפויים לרכב, מרכבי רכב ננו-מרוכבים, ננו- לחומרי סיכה למנוע ולננו-רכב, ומטהרי גזי פליטה יש סיכויי יישום ופיתוח רחבים.

כאשר החומרים נשלטים בקנה מידה ננו, הם בעלי לא רק אור, חשמל, חום ומגנטיות, אלא גם תכונות חדשות רבות כמו קרינה, בליעה.הסיבה לכך היא שפעילות פני השטח של ננו-חומרים עולה עם מזעור החלקיקים.ניתן לראות ננו-חומרים בחלקים רבים של המכונית, כגון שלדה, צמיגים או גוף המכונית.עד עכשיו, איך להשתמש ביעילות בננוטכנולוגיה כדי להשיג התפתחות מהירה של מכוניות היא עדיין אחת הסוגיות המודאגות ביותר בתעשיית הרכב.

כיווני יישום עיקריים של ננו-חומרים במחקר ופיתוח רכב

1.ציפויים לרכב

ניתן לחלק את היישום של ננוטכנולוגיה בציפויים לרכב לכיוונים מרובים, כולל ציפויי ננו, ציפויים משנים צבע התנגשות, ציפויים נגד פגיעות אבנים, ציפויים אנטי סטטיים וציפויים משחררי ריח.

(1) מעיל עליון לרכב

המעיל העליון הוא הערכה אינטואיטיבית של איכות המכונית.מעיל עליון טוב לרכב צריך לא רק להיות בעל תכונות דקורטיביות מצוינות, אלא גם בעל עמידות מצוינת, כלומר, עליו להיות מסוגל לעמוד בפני קרניים אולטרה סגולות, לחות, גשם חומצי ותכונות נגד שריטות ועוד. 

בשטיפי ננו, חלקיקים ננו מפוזרים במסגרת הפולימר האורגני, פועלים כחומרי מילוי נושאי עומס, מקיימים אינטראקציה עם חומר המסגרת ועוזרים לשפר את הקשיחות ותכונות מכניות אחרות של החומרים.מחקרים הראו כי פיזור 10% שלננו TiO2חלקיקים בשרף יכולים לשפר את התכונות המכניות שלו, במיוחד את עמידות השריטות.כאשר משתמשים בננו קאולין כחומר מילוי, החומר המרוכב אינו רק שקוף, אלא גם בעל מאפיינים של ספיגת קרניים אולטרה סגולות ויציבות תרמית גבוהה יותר.

בנוסף, לננו-חומרים יש גם השפעה של שינוי צבע עם הזווית.הוספת ננו טיטניום דו חמצני (TiO2) לגימור הנוצץ המתכתי של המכונית יכולה לגרום לציפוי לייצר אפקטים צבעוניים עשירים ובלתי צפויים.כאשר נעשה שימוש באבקות ננו ואבקת אלומיניום הבזק או פיגמנט אבקת פניני נציץ במערכת הציפוי, הן יכולות לשקף אטימות כחולה באזור הפוטומטרי של אזור פולט האור של הציפוי, ובכך להגדיל את מלאות הצבע של הציפוי. גימור מתכת ומייצר אפקט ויזואלי ייחודי.

הוספת Nano TiO2 לגימורי נצנצים מתכתיים לרכב - צבע משנה צבע בהתנגשות

נכון להיום, הצבע על המכונית אינו משתנה באופן משמעותי כאשר הוא נתקל בהתנגשות, וקל להשאיר סכנות נסתרות כי לא נמצאה טראומה פנימית.החלק הפנימי של הצבע מכיל מיקרו-קפסולות מלאות בצבעים, אשר יקרעו כאשר הם נתונים לכוח חיצוני חזק, מה שגורם לצבע של החלק הפגוע להשתנות מיד כדי להזכיר לאנשים לשים לב.

(2) ציפוי נגד שבבי אבנים

גוף המכונית הוא החלק הקרוב ביותר לקרקע, ולעתים קרובות הוא מושפע מחצץ והריסות שונות, ולכן יש צורך להשתמש בציפוי מגן עם פגיעות נגד אבנים.הוספת ננו אלומינה (Al2O3), ננו סיליקה (SiO2) ואבקות אחרות לציפויי רכב יכולה לשפר את חוזק פני השטח של הציפוי, לשפר את עמידות הבלאי ולהפחית את הנזק שנגרם מחצץ לגוף המכונית.

(3) ציפוי אנטי סטטי

מכיוון שחשמל סטטי עלול לגרום לבעיות רבות, הפיתוח והיישום של ציפויים אנטי-סטטיים עבור ציפויי חלקי רכב וחלקי פלסטיק נפוצים יותר ויותר.חברה יפנית פיתחה ציפוי שקוף אנטי סטטי נטול סדקים עבור חלקי פלסטיק לרכב.בארה"ב ניתן לשלב ננו-חומרים כגון SiO2 ו-TiO2 עם שרפים כציפוי מיגון אלקטרוסטטי.

(4) צבע דאודורנט

למכוניות חדשות יש בדרך כלל ריחות מוזרים, בעיקר חומרים נדיפים הכלולים בתוספי שרף בחומרים דקורטיביים לרכב.לננו-חומרים יש פונקציות אנטיבקטריאליות חזקות מאוד, משחררות ריח, ספיחה ואחרות, כך שחלק מהננו-חלקיקים יכולים לשמש כנשאים לספיחת יונים אנטיבקטריאליים רלוונטיים, ובכך ליצור ציפויים משחררי ריח להשגת מטרות עיקור ואנטיבקטריאליות.

2. צבע למכונית

ברגע שצבע הרכב מתקלף ומתיישן, זה ישפיע מאוד על האסתטיקה של הרכב, וקשה לשלוט בהזדקנות.ישנם גורמים שונים המשפיעים על הזדקנות הצבע לרכב, והחשוב מביניהם צריך להיות שייך לקרניים האולטרה סגולות באור השמש.

קרניים אולטרה סגולות עלולות לגרום בקלות לשרשרת המולקולרית של החומר להישבר, מה שיגרום להזדקנות תכונות החומר, כך שהפלסטיק הפולימרי והציפויים האורגניים נוטים להזדקן.מכיוון שקרני uv יגרמו לחומר יוצר הסרט בציפוי, כלומר לשרשרת המולקולרית, להישבר, וליצור רדיקלים חופשיים מאוד פעילים, שיגרמו לכל השרשרת המולקולרית של החומר יוצר הסרט להתפרק, ולבסוף לגרום לציפוי מזדקן ומתדרדר.

עבור ציפויים אורגניים, מכיוון שקרני אולטרה סגול אגרסיביות ביותר, אם ניתן להימנע מהם, ניתן לשפר מאוד את עמידות ההזדקנות של צבעי אפייה.נכון להיום, החומר בעל אפקט מיגון ה-UV הוא אבקת ננו TIO2, אשר מגינה על ה-UV בעיקר באמצעות פיזור.ניתן להסיק מהתיאוריה שגודל החלקיקים של החומר הוא בין 65 ל-130 ננומטר, מה שיש לו את ההשפעה הטובה ביותר על פיזור UV..

3. צמיג אוטומטי

בייצור של גומי צמיגי רכב, יש צורך באבקות כמו פחמן שחור וסיליקה כחומרי מילוי מחזקים ומאיצים לגומי.פחמן שחור הוא חומר החיזוק העיקרי של הגומי.באופן כללי, ככל שגודל החלקיקים קטן יותר וככל ששטח הפנים הספציפי גדול יותר, כך ביצועי החיזוק של פחמן שחור טובים יותר.יתרה מכך, פחמן שחור בעל מבנה ננו, המשמש במסלולי הצמיגים, בעל התנגדות גלגול נמוכה, עמידות בפני שחיקה גבוהה ועמידות להחלקה רטובה בהשוואה לפחמן השחור המקורי, והוא פחמן שחור בעל ביצועים גבוהים למשטחי הצמיגים.

ננו סיליקההוא תוסף ידידותי לסביבה עם ביצועים מצוינים.יש לו תכונות סופר הידבקות, עמידות בפני קריעה, עמידות בחום ואנטי אייג'ינג, ויכול לשפר את ביצועי המתיחה הרטובה וביצועי הבלימה הרטובה של הצמיגים.סיליקה משמשת במוצרי גומי צבעוניים כדי להחליף פחמן שחור לחיזוק כדי לענות על הצרכים של מוצרים לבנים או שקופים.במקביל, הוא יכול גם להחליף חלק מפחמן שחור במוצרי גומי שחור כדי להשיג מוצרי גומי איכותיים, כגון צמיגי שטח, צמיגים הנדסיים, צמיגים רדיאליים וכו'. ככל שגודל החלקיקים של סיליקה קטן יותר, כך גדל פעילות פני השטח שלו וככל שתכולת הקלסר גבוהה יותר.גודל חלקיקי הסיליקה הנפוץ נע בין 1 ל-110 ננומטר.