Công nghệ nano sẽ tạo nên một cuộc cách mạng mới cho ngành sản xuất xe hơi

Vào những năm 80 của thế kỷ trước, nhờ phương pháp và thiết bị khoa học hiện đại, các nhà khoa học đã chế tạo thành công vật chất có kích thước ở quy mô phân tử, nghĩa là chỉ bằng một phần một tỷ mét và đặt tên cho chúng là "nano". Trong tiếng Hy Lạp, “nano” nghĩa là “nhỏ xíu” và một sợi tóc người cũng lớn hơn 50.000 lần so với một nano.

Vật liệu nano áp dụng trong ngành công nghiệp ôtô một cách hiện thực và rõ ràng nhất khi Mercedes-Benz giới thiệu công nghệ sơn mới, chứa những hạt sứ kích cỡ một vài nano năm 2004. Sau khi ngâm qua dung dịch, đến giai đoạn sấy, loại sơn này tạo nên lớp sứ cứng, mỏng hơn 100 lần so với sợi tóc. Các nhà nghiên cứu tại Mercedes đã thử nghiệm bằng cách rửa xe hàng trăm lần, công việc được cho là gây xước và làm mất sơn nhanh nhất. Kết quả cho thấy, sơn nano có khả năng giữ màu và độ bóng cao hơn 40% so với sơn thông thường.

Chuyên gia của Volkswagen, Stefan Langenfeld, cho biết, hãng xe lớn nhất châu Âu này đang tiến hành thử nghiệm loại sơn trơn và bóng đến mức bụi bẩn có thể trượt trên bề mặt. Thậm chí xa hơn nữa, các nhà nghiên cứu còn chế tạo ra loại sơn tự “làm lành” vết xước hay tự đổi màu. Bên cạnh đó, tập đoàn này cũng phát triển công nghệ kính nano, có khả năng “lọc” nhiệt và loại bỏ các ảnh hưởng tia cực tím khi xe đỗ ngoài trời, hay kính hậu tự động tối đi khi đèn pha xe sau chiếu vào.

Công nghệ nano có thể giúp tạo nên các vật liệu triệt tiêu ma sát xuất hiện giữa các phần chuyển động, giảm lượng dầu nhờn và tăng tuổi thọ động cơ. Theo Stefan Langenfeld, tăng cường độ an toàn, cải thiện hiệu suất cháy và tạo ra lợi ích cho khách hàng là động lực thúc đẩy Volkswagen tập trung phát triển công nghệ nano.

Còn General Motors, hãng xe lớn nhất thế giới đã hiện thực hoá phần nào trong số những ý tưởng về công nghệ nano trong tương lai. Hai mác xe GMC Safari và Chevrolet Astro là những sản phẩm thương mại đầu tiên có ngoại thất sử dụng nanocomposite. Các kỹ sư GM không phát triển vật liệu nano độc lập mà chỉ thêm chúng vào nhựa truyền thống nhằm gia cường tính bền và khả năng chịu nhiệt.

Công nghệ nano thực sự tạo nên làn sóng mới trong chiến lược của các hãng xe hàng đầu. Viện nghiên cứu công nghệ và tiêu chuẩn Hoa Kỳ gọi công nghệ nano là “cuộc cách mạng tạo nên những sáng tạo mới trong các sản phẩm công nghiệp và dịch vụ”. Hiện có khoảng 1.700 công ty và 34 quốc gia đang tập trung nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano trên quy mô thương mại.

Khi các điều luật về môi trường, quy trình tái sinh hay an toàn ngày càng chặt chẽ thì công nghệ mới mà đặc biệt là nano sẽ đóng vai trò quyết định. Chính phủ các nước đã bỏ ra những khoản tiền lớn để đầu tư vào nghiên cứu công nghệ mang tính chiến lược này. Tổ chức nghiên khoa học Hoa Kỳ, NSF (National Science Foundation) dự đoán, công nghệ nano sẽ tạo nên khoảng 1.000 tỷ USD kinh doanh thương mại trong 10 hay 15 năm nữa. Năm 2006, các quốc gia sẽ chi khoảng 2,36 tỷ USD vào công nghệ nano. Năm ngoái, ngân quỹ liên bang Mỹ đã chi ra 847 triệu USD mà cựu tổng thống Bill Clinton duyệt năm 2000 để nâng cao ứng dụng công nghệ nano trong y tế, vật liệu, công nghệ thông tin, công nghệ môi trường và tất nhiên, không thể thiếu ngành công nghiệp xe hơi.

Những ưu điểm vượt trội của vật liệu nano đang thu hút các hãng xe và ngành công nghiệp phụ trợ vào cuộc cách mạng mới. Tuy mới chỉ ở mức độ thử nghiệm, nhưng với sự tham gia của các công ty hàng đầu và các hãng xe danh tiếng, tương lai của những chiếc lốp ứng dụng vật liệu nano sẽ không còn xa nữa.

Cao su và cotton là những nông sản từ xa xưa. Tuy nhiên, không giống cotton, cao su thiên nhiên gặp phải sự cạnh tranh mạnh mẽ từ cao su tổng hợp, loại vật liệu rất phát triển trong thế chiến thứ hai. Năm 1964, 75% lượng cao su trên thế giới thuộc về cao su tổng hợp. Nhưng sau đó, sự xuất hiện của lốp không săm đã cứu vớt vai trò của cao su thiên nhiên với lượng tiêu thụ 42% trong tổng số 19,61 triệu tấn, theo thống kê năm 2004.

Khoảng 50% lốp xe ôtô trên thế giới được làm từ cao su thiên nhiên. Tuy nhiên, lốp sản xuất từ loại vật liệu này có những điểm yếu như không bền, dễ mài mòn, không chịu được nhiệt độ cao và mất dần tính đàn hồi trong quá trình sử dụng. Để khắc phục những khó khăn đó, các nhà nghiên cứu đã áp dụng công nghệ nano vào quá trình sản xuất lốp. Hạt carbon nhỏ (bao gồm các hạt kích thước nano -1 phần một tỷ mét) được trộn với sao su trong một thời gian dài trước khi đem đi ép.

Sản phẩm sau khi gia công có độ mài mòn thấp và sức bền lớn. Cabot Corporation - một trong những hãng cung cấp lốp và các vật liệu carbon hàng đầu thế giới - đã thử nghiệm thành công tính năng của “PureNano”- hạt silic cacbuakích thước nano, do Nanoproducts Corporation of Colorado sản xuất. Khi bổ sung vào lốp, các hạt “PureNano” làm giảm 50% độ mài mòn, nghĩa là tuổi thọ của lốp sẽ tăng lên gấp đôi. Một con số ấn tượng nếu biết rằng hiện tại, mỗi năm có 16,5 triệu chiếc lốp ở Mỹ cần phải thay mới. Các sản xuất khác đang tìm cách kết hợp sợi carbon dạng ống vào trong lốp và dự đoán chúng sẽ có tuổi thọ còn lâu hơn cả xe. Trong khi đó, các chuyên gia tại Audi đánh giá công nghệ nano sẽ tạo nên cuộc cách mạng lốp trong tương lai. Loại lốp thông minh gắn cảm biến nano liên kết với chíp điều khiển trung tâm sẽ có khả năng thay đổi kết cấu bề mặt tuỳ thuộc vào áp suất lốp, trọng lượng xe và điều kiện đường trường.

Những công ty như Inmat và Nanonor đang sản xuất các hạt đất sét kích thước nano, trộn chúng với nhựa hay cao su tổng hợp để tạo ra một bề mặt kín khít. Các hạt đất sét nano của Inmat được sử dụng dưới dạng chất kết dính. Bên cạnh đó, công ty này cũng liên kết với Michelin, hãng sản xuất lốp hàng đầu thế giới để ứng dụng công nghệ này trên lốp không săm. Nó sẽ dần thay thế cao su truyền thống và làm lốp nhẹ, rẻ và mát hơn.

Sản phẩm nổi tiếng ứng dụng công nghệ nano là “Aerogel”, vật liệu siêu nhẹ từng được đề nghị dùng để chế tạo lốp cho tàu thám hiểm sao Hoả. Chứa tới 98% không khí, tập hợp hàng tỷ các bóng khí nano trong môi trường silic, nhờ đó, Aerogel nhẹ hơn 1.000 lần nhưng lại có khả năng làm kín khít gấp 40 lần bất cứ sợi thuỷ tinh nào. Bên cạnh trọng lượng nhẹ, Aerogel còn có khả năng cách nhiệt. Các nhà hoá học tại đại học Missouri-Rolla (Mỹ) đã tuyên bố phát triển thành công vật liệu Aerogel không thấm nước có thể sử dụng trên bề mặt lốp.

Goodyear đang nắm giữ hàng loạt bằng phát minh sáng chế về quá trình kết hợp lốp với silic aerogel. Bridgestone áp dụng công nghệ nano trên những chiếc lốp cung cấp cho Ferrari tại giải đua F1... Nền công nghiệp lốp thế giới do 5 “đại gia” nắm giữ bao gồm Michelin, Goodyear, Bridgestone, Continental, Sumitomo và tất cả đều đang chuẩn bị cho cuộc cách mạng mới trong tương lai không xa.

Nguồn: www.azonano.com