ナノマテリアルの特性は、その幅広い用途の基礎を築きました。ナノマテリアルの特殊な抗紫外線、老化防止、高強度と靱性、良好な静電シールド効果、変色効果、抗菌防臭機能を利用して、新しいタイプの自動車コーティング、ナノコンポジット車体、ナノ複合材料の開発と調製。エンジンおよびナノ自動車潤滑剤、および排気ガス浄化剤には、幅広い用途と開発の見通しがあります。

物質をナノスケールで制御すると、光、電気、熱、磁気の変化だけでなく、放射線、吸収など多くの新しい性質を持ちます。これは、ナノマテリアルの表面活性は粒子の微細化に伴って増加するためです。ナノマテリアルは、シャーシ、タイヤ、車体など、車のさまざまな部分に見られます。これまでのところ、自動車の急速な発展を達成するためにナノテクノロジーを効果的に使用する方法は依然として自動車業界で最も懸念されている問題の 1 つです。

自動車の研究開発におけるナノマテリアルの主な応用方向

1.自動車用コーティング

自動車コーティングにおけるナノテクノロジーの応用は、ナノトップコート、衝突変色コーティング、石突き防止コーティング、帯電防止コーティング、消臭コーティングなど、複数の方向に分けることができます。

(1) 車のトップコート

トップコートは車の品質を直感的に評価します。優れた車のトップコートは、優れた装飾性を備えているだけでなく、優れた耐久性も備えている必要があります。つまり、紫外線、湿気、酸性雨、耐傷性などの特性に耐えることができなければなりません。 

ナノトップコートでは、ナノ粒子が有機ポリマーフレームワーク内に分散され、耐荷重フィラーとして機能し、フレームワーク材料と相互作用して、材料の靱性やその他の機械的特性の向上に役立ちます。研究によると、10% を分散させると、ナノ酸化チタン樹脂中の粒子により、機械的特性、特に耐傷性が向上します。ナノカオリンをフィラーとして使用すると、複合材料は透明であるだけでなく、紫外線を吸収し、より高い熱安定性を有するという特徴を有する。

また、ナノマテリアルには角度によって色が変化する効果もあります。車のメタリックグリッター仕上げにナノ二酸化チタン (TiO2) を追加すると、コーティングが豊かで予測できない色の効果を生み出すことができます。ナノパウダーとフラッシュアルミニウムパウダーまたはマイカパール光沢パウダー顔料をコーティングシステムに使用すると、コーティングの発光領域の測光領域で青色の乳白色を反射することができ、それにより、コーティングの色の充実度が高まります。金属仕上げで独特の視覚効果を生み出します。

自動車のメタリックグリッター仕上げにナノ TiO2 を添加 - 衝突変色塗料

現状では衝突しても塗装が大きく変化せず、内部の外傷も見つからないため潜在的な危険が残りやすい。塗料の中に染料が詰まったマイクロカプセルが入っており、強い外力が加わるとカプセルが破裂し、衝撃を受けた部分の色が即座に変化して注意を促します。

(2) 石欠け防止コーティング

車体は地面に最も近い部分であり、さまざまな砂利や瓦礫の飛散による衝撃を受けることが多いため、石衝撃防止機能を備えた保護塗装が必要です。ナノアルミナ（Al2O3）、ナノシリカ（SiO2）、その他の粉末を自動車コーティングに添加すると、コーティングの表面強度が向上し、耐摩耗性が向上し、砂利による車体への損傷が軽減されます。

(3) 帯電防止コーティング

静電気はさまざまなトラブルの原因となるため、自動車内装部品の塗装やプラスチック部品などに帯電防止塗料の開発・適用が広がっています。日本の企業は、自動車プラスチック部品用の亀裂のない帯電防止透明コーティングを開発しました。米国では、SiO2 や TiO2 などのナノ材料を樹脂と組み合わせて静電シールド コーティングとして使用できます。

(4)消臭塗料

新車には通常、自動車装飾材の樹脂添加剤に含まれる揮発性物質を中心とした独特の臭いが発生します。ナノマテリアルは非常に強力な抗菌、消臭、吸着などの機能を持っているため、一部のナノ粒子を担体として使用して関連する抗菌イオンを吸着し、消臭コーティングを形成して除菌や抗菌の目的を達成することができます。

2. 車の塗装

車の塗装が剥がれて老化すると、車の美観に大きな影響を及ぼし、老化を制御することは困難です。車の塗装の老化に影響を与える要因はさまざまですが、最も重要なのは太陽光に含まれる紫外線です。

紫外線は材料の分子鎖を簡単に破壊し、材料の特性を劣化させ、ポリマープラスチックや有機コーティングも劣化しやすくなります。紫外線はコーティング内の皮膜形成物質、つまり分子鎖を破壊し、非常に活性の高いフリーラジカルを発生させ、皮膜形成物質の分子鎖全体を分解させ、最終的にコーティングを劣化させるためです。経年劣化します。

有機塗料の場合、紫外線は非常に攻撃的であるため、紫外線を回避できれば焼付け塗料の耐老化性を大幅に向上させることができます。現時点で最も紫外線遮蔽効果が高い素材はナノTIO2パウダーであり、主に散乱により紫外線を遮蔽します。理論から、材料の粒子サイズは 65 ～ 130 nm であり、これが UV 散乱に最も効果的であると推測できます。。

3. 自動車タイヤ

自動車タイヤのゴムの製造には、ゴムの補強充填剤や促進剤としてカーボンブラックやシリカなどの粉末が必要です。カーボンブラックはゴムの主な補強剤です。一般にカーボンブラックは粒径が小さく比表面積が大きいほど補強性能が優れます。また、タイヤトレッドに使用されるナノ構造カーボンブラックは、純正カーボンブラックに比べて転がり抵抗が低く、耐摩耗性や耐ウェットスキッド性に優れており、タイヤトレッド用の高性能カーボンブラックとして期待されています。

ナノシリカ優れた性能を備えた環境に優しい添加剤です。超粘着性、耐引き裂き性、耐熱性、老化防止特性を備えており、タイヤのウェットトラクション性能とウェットブレーキ性能を向上させることができます。シリカは、白色または半透明の製品のニーズを満たす補強目的でカーボン ブラックの代わりにカラーゴム製品に使用されます。同時に、黒色ゴム製品のカーボンブラックの一部を置き換えて、オフロードタイヤ、エンジニアリングタイヤ、ラジアルタイヤなどの高品質のゴム製品を得ることができます。シリカの粒子径が小さいほど、シリカの粒子径は大きくなります。界面活性が高く、バインダー含有量が高くなります。一般的に使用されるシリカの粒子サイズは 1 ～ 110 nm の範囲です。