近日，韓國(guó)政府宣布將大力發(fā)展納米技術(shù)，并以此推動(dòng)該國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。韓國(guó)希望通過(guò)推動(dòng)納米技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用可以在2025年以前生產(chǎn)出單次充電續(xù)駛里程能夠達(dá)到500公里的電動(dòng)汽車(chē)。據(jù)韓聯(lián)社報(bào)道，韓國(guó)信息和通信技術(shù)部表示：“開(kāi)發(fā)納米技術(shù)有助于提高本土制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，并創(chuàng)造新的增長(zhǎng)動(dòng)力。”據(jù)悉，韓國(guó)將投入5621億韓元（約合幣31.5億元）推動(dòng)納米技術(shù)在汽車(chē)工業(yè)以及半導(dǎo)體和新材料領(lǐng)域的應(yīng)用。韓國(guó)信息和通信技術(shù)部還表示，加大對(duì)納米技術(shù)的研發(fā)將有助于建立一個(gè)環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)。
■提高續(xù)駛里程
目前，納米技術(shù)在汽車(chē)業(yè)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，尤其是在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域。電池可以說(shuō)是電動(dòng)汽車(chē)重要的組成部位之一。目前，電動(dòng)汽車(chē)的電池大多基于鎳金屬氫化物動(dòng)力或者鋰離子技術(shù)。而幾乎大部分現(xiàn)代化電動(dòng)汽車(chē)使用的都是鋰離子電池，因?yàn)樗诤芏喾矫娑純?yōu)于鎳金屬氫化物電池。但是，目前還沒(méi)有一項(xiàng)電池技術(shù)能真正讓電動(dòng)汽車(chē)取代燃油汽車(chē)。
續(xù)駛里程、充電時(shí)間等種種因素限制了電動(dòng)汽車(chē)行駛半徑，使其只能在附近有充電樁的地方應(yīng)用，而這對(duì)大城市中心區(qū)域的通勤而言非常合適，但對(duì)于家庭長(zhǎng)途出行來(lái)說(shuō)卻并不適用。電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的主要瓶頸在于電池。為了讓電動(dòng)汽車(chē)被更多人所接受，獲得更大的市場(chǎng)份額，汽車(chē)制造商都在絞盡腦汁降低電池組的成本，同時(shí)提高電池的蓄電能力和壽命，不少汽車(chē)制造商都押寶納米技術(shù)能顯著提升電池性能。
通過(guò)納米技術(shù)提高電池性能，有望成為提高電動(dòng)汽車(chē)推廣速度的關(guān)鍵所在。納米技術(shù)可以增加電池電極的尺寸和面積。通過(guò)應(yīng)用納米技術(shù)將電極轉(zhuǎn)換成海綿狀，能夠在充電時(shí)吸收更多能量，增加電池蓄電能力。運(yùn)用納米粒子和納米化合物改進(jìn)的電解液已被證明能夠大幅加強(qiáng)鋰電池以及其他電池的性能和表現(xiàn)。目前，人們正在通過(guò)納米技術(shù)來(lái)探索不同材料的電池性能，包括鋰氧電池、鈉離子電池、鋁空氣電池和鋁石墨電池等。
去年年底，由和新加坡兩國(guó)的專(zhuān)家合作，在鋰硫電池正極材料的研發(fā)、設(shè)計(jì)及其電化學(xué)性能改良方面實(shí)現(xiàn)突破，原本反復(fù)使用不超過(guò)300次的鋰硫電池在運(yùn)用新技術(shù)后，使用次數(shù)可提高至800次，續(xù)駛里程則至少能提高至600公里。
■實(shí)現(xiàn)輕量化目標(biāo)
納米復(fù)合材料、納米結(jié)構(gòu)的金屬以及通過(guò)納米技術(shù)改進(jìn)的感應(yīng)器和電子元件可以極大程度地提高電池性能，并達(dá)到輕量化的目的。實(shí)際上，不僅是在電池上，在整個(gè)車(chē)身材料的應(yīng)用上，納米技術(shù)的應(yīng)用還能顯著地減輕汽車(chē)重量，并降低油耗和排放。
近日，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）的研究人員研發(fā)了一種新型超輕復(fù)合材料，這是一種由鎂、納米陶瓷粒子、碳化硅納米粒子合成的新型材料，具有優(yōu)良的承重能力，對(duì)未來(lái)汽車(chē)輕量化發(fā)展具有重要意義。鎂雖被認(rèn)為是結(jié)構(gòu)金屬材料中能夠承重的輕金屬，但在強(qiáng)度與硬度方面卻表現(xiàn)一般。近日，UCLA研究人員在一份報(bào)告中表示，使用鎂與碳化硅納米粒子合成的新型復(fù)合材料超輕，并具有超強(qiáng)承重能力，可造福航空、汽車(chē)、航天等諸多領(lǐng)域，對(duì)于提高能源效率具有重要意義。
日前，瑞典汽車(chē)制造商沃爾沃公司宣布，他們?cè)谄?chē)電池輕量化方面取得了一項(xiàng)重大技術(shù)成果，可以讓當(dāng)前的電動(dòng)汽車(chē)重量減輕15%。目前，該技術(shù)已在沃爾沃S80試驗(yàn)車(chē)上進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試。據(jù)悉，沃爾沃發(fā)明了一種創(chuàng)新的輕質(zhì)電池結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)由新型納米材料組成，它包括碳纖維、聚合樹(shù)脂組成的納米結(jié)構(gòu)，并在其間值入超級(jí)電容器。
■利用超級(jí)電容器驅(qū)動(dòng)
在改進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)電池性能方面，納米技術(shù)加上超級(jí)電容器可謂是當(dāng)下的“黃金組合”。超級(jí)電容器是一種新型的儲(chǔ)能元件，性能介于傳統(tǒng)電容器和化學(xué)電池之間。與傳統(tǒng)電容器相比，超級(jí)電容器具有更高的能量密度；而與化學(xué)電池相比，超級(jí)電容器具有更大的功率密度。如何讓超級(jí)電容器越來(lái)越輕、供電能力越來(lái)越強(qiáng)，這可能需要借助于一些高新技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，例如納米技術(shù)。
超級(jí)電容器的主要優(yōu)點(diǎn)在于充電速度快、使用壽命長(zhǎng)、功率密度高、工作溫度范圍寬、環(huán)保節(jié)能等。如果使用納米材料，用少量的超級(jí)電容器就可以達(dá)到特定的電容量，利用很薄的材料層就可以實(shí)現(xiàn)較高的電容量。因此，納米材料用作電容器電極材料，將為電容器打開(kāi)新的潛在市場(chǎng)。
近日，澳大利亞昆士蘭理工大學(xué)的納米技術(shù)科學(xué)家表示，未來(lái)某一天電動(dòng)汽車(chē)將可以實(shí)現(xiàn)由車(chē)身面板，而并非傳統(tǒng)的化學(xué)電池驅(qū)動(dòng)。昆士蘭理工大學(xué)正在研究一種通過(guò)納米技術(shù)開(kāi)發(fā)的輕型超級(jí)電容器，這是一種非常堅(jiān)固、具有高能量密度的薄片，并且由嵌入電解液的兩根全碳電極組成。這種薄片將被安在汽車(chē)車(chē)身面板、車(chē)頂、車(chē)門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋和車(chē)底盤(pán)等部位上，從而實(shí)現(xiàn)汽車(chē)全身上下都能充電。
根據(jù)昆士蘭理工大學(xué)的研究，利用納米技術(shù)的超級(jí)電容器驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)還有其他的優(yōu)點(diǎn)。比如，因?yàn)槌?jí)電容器使用的是碳，而非像鋰這樣的稀土元素，所以其生產(chǎn)成本較低，而且化學(xué)毒性也更小。昆士蘭理工大學(xué)的納米科學(xué)家預(yù)計(jì)，這種由車(chē)身面板驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)將在5年內(nèi)投入使用。“未來(lái)，超級(jí)電容器有望比鋰電池存儲(chǔ)更多能量，同時(shí)能量釋放速度高于鋰電池10倍，這意味著汽車(chē)可以完全由車(chē)身面板中的超級(jí)電容器驅(qū)動(dòng)。”納米技術(shù)研究專(zhuān)家劉金章在接受海外媒體采訪(fǎng)時(shí)表示。
【一家之言】汽車(chē)強(qiáng)國(guó) 從“芯”變強(qiáng)
納米技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)的高新技術(shù)。“納米”主要是指尺寸在1-10納米（一種長(zhǎng)度計(jì)量單位，等于1/1000000000米）大小的物質(zhì)，其表現(xiàn)出來(lái)的特殊性能用于不同領(lǐng)域而稱(chēng)之為“納米技術(shù)”。實(shí)際上，納米技術(shù)離我們并不遙遠(yuǎn)，現(xiàn)在很多智能手機(jī)，比如蘋(píng)果、三星、華為等手機(jī)制造商大多采用的是納米芯片。
電池就像是一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一臺(tái)手機(jī)的芯片一樣，是一輛電動(dòng)汽車(chē)重要的部分之一，就像是人的心臟一樣。怎樣讓這個(gè)“芯片”更強(qiáng)大，讓這顆“心臟”跳動(dòng)更有力，使電動(dòng)汽車(chē)被更多人所接受，這是擺在汽車(chē)行業(yè)面前的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。不少的政府部門(mén)、汽車(chē)制造商都將目光投向納米技術(shù)。不管是現(xiàn)在的化學(xué)鋰電池，還是今后即將大放光彩的超級(jí)電容器，或都離不開(kāi)納米技術(shù)來(lái)提升其性能。
在2016北京車(chē)展期間舉行的汽車(chē)論壇上，政協(xié)副主席、科技部部長(zhǎng)萬(wàn)鋼介紹了當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)在的研究、發(fā)展及今后的展望。萬(wàn)鋼指出，在今后五年中還要努力把電池能量密度再提高一倍，把制造成本再降低50%。
萬(wàn)鋼在論壇上表示，為了推動(dòng)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，政府還要加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施、科研激勵(lì)、標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)、法律法規(guī)推廣等。萬(wàn)鋼指出，發(fā)展新能源汽車(chē)，應(yīng)重視基礎(chǔ)研究。電動(dòng)汽車(chē)重要的是動(dòng)力蓄電池，在科學(xué)研究方面，從基礎(chǔ)開(kāi)始，在研究交換膜交換機(jī)理、納米技術(shù)的應(yīng)用、整個(gè)電池失效原理以及溫度場(chǎng)分布等方面，政府近年來(lái)做出了巨大努力。今后，政府和企業(yè)還要加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)技術(shù)的研究，解決共性關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
4月，工信部印發(fā)《工業(yè)強(qiáng)基2016專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案》，將超級(jí)電容器列入扶持重點(diǎn)。近日，我國(guó)超級(jí)電容器材料方面的個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《超級(jí)電容器用有機(jī)電解液規(guī)范》塵埃落定，超級(jí)電容器行業(yè)有望迎來(lái)新拐點(diǎn)。
2015年，新能源汽車(chē)銷(xiāo)量已超越美國(guó)成為。如何從新能源汽車(chē)大國(guó)到新能源汽車(chē)強(qiáng)國(guó)，從而實(shí)現(xiàn)我國(guó)從汽車(chē)大國(guó)到汽車(chē)強(qiáng)國(guó)的飛躍，納米技術(shù)是一個(gè)有力的武器。
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