1. 自動車エンジンへのセラミックスの応用
ニューセラミックスは炭化ケイ素や窒化ケイ素などの無機非金属を焼結させたものです。従来のアルミナセラミックスに比べて3倍以上の強度があり、1,000℃を超える高温にも耐えられる新素材で、自動車用途の新たな用途開発を促進します。例えば、ディーゼルエンジンの燃料消費量を30％以上削減するには、ニューセラミックスは欠かせない素材と言えます。現在のガソリンエンジンでは、燃焼エネルギーの約78％が熱エネルギーと熱伝達に失われますが、ディーゼルエンジンの熱効率は33％とガソリンエンジンに比べて非常に優れています。まだ迷っています。そこで、このロスを低減するために、燃焼室の周囲を断熱性の高いセラミックスで囲い断熱し、排気ターボチャージャーやパワータービンを用いて排気エネルギーを回収できることが実験で実証されています。熱効率を48%まで高めます。同時に、新セラミックスの採用により、ディーゼルエンジンの瞬時の素早い始動が可能となります。ターボチャージャーには、現在の超耐熱合金よりも耐熱性に優れる新型セラミックを使用しているが、比重は金属タービンの約3分の1にすぎない。したがって、新しいセラミックタービンは、金属タービンの低い動的応答を補うことができます。その他の進行中の研究には、ピストンピンやピストンリングなどの可動部品に新しいセラミックを使用することが含まれます。軽量化によるエンジン効率の向上が期待できます。
2. 自動車センサーへの特殊高感度セラミックの応用
車載用センサには、自動車特有の過酷な環境（高温、低温、振動、加速度、湿気、騒音、排気ガス）で長期間使用できること、小型軽量であること、耐久性が高いことが求められます。再利用可能であり、広い出力範囲を持っています。セラミックスは、耐熱性、耐食性、耐摩耗性などに優れた電磁特性や光学特性を備えており、近年の製造技術の進歩により、これらの要求を十分に満たすことができるようになりました。
3. 自動車ブレーキへのセラミックの応用
セラミックブレーキはカーボンファイバーブレーキをベースにしています。カーボンファイバーブレーキディスクは、カーボン繊維と樹脂を機械でプレス成形し、その後、加熱、炭化、加熱、冷却などの工程を経てセラミックブレーキとなります。セラミックブレーキのシリコン化合物表面はダイヤモンドの表面に近いです。ディスク内部のカーボンファイバー構造により、強度、耐衝撃性、耐腐食性が高く、ディスクの耐摩耗性が非常に優れています。現在、この種の技術はF1レーシングカーだけでなく、メルセデス・ベンツのCL55 AMGなどのスーパー民間スポーツカーにも採用されている。
4. 自動車用ショックアブソーバーへのセラミックの応用
高級車の制振装置は、高感度セラミックスの正圧電効果、逆圧電効果、電歪効果を総合的に利用して開発に成功したインテリジェントダンパーです。このショックアブソーバーは高感度のセラミック部品を使用しているため、路面を認識して自動調整する機能を備えており、荒れた路面による車両の振動を最小限に抑えることができます。
5. 自動車溶射技術におけるセラミック材料の応用
近年、航空宇宙技術で広く使われているセラミックス膜の溶射技術が自動車にも応用され始めています。この技術の利点は、優れた断熱効果、高温高圧への耐性、成熟した技術、安定した品質です。低熱放散という目標を達成するために、エンジンの燃焼室コンポーネントにセラミックスをスプレーすることができます。たとえば、ピストン上部に酸化ジルコニウムをスプレーしたり、シリンダーライナーに酸化ジルコニウムをスプレーしたりすることができます。この処理後のエンジンは、熱損失を低減し、エンジン自体の重量を軽減し、エンジンのサイズを縮小し、燃料消費量を低減することができる。
6. 自動車へのスマート セラミック材料の応用
特殊セラミック製品分類としてのスマート セラミック材料。自動車製造で使用される環境に配慮した材料が含まれます。環境の変化に敏感に反応する材料は、材料科学および材料工学の分野で研究の焦点となっています。
自動車に使用されるスマートセラミック製品には、機能性材料、駆動システム、フィードバックシステムを組み合わせたスマートマテリアルシステムや構造物が含まれます。車載製品は、その包括的な機能により、走行中の外部環境の変化を感知して対応することができ、自己検査、自己テスト、自己診断、自己修復、自己適応などの多くの機能を搭載することができます。 。現在、半導体チタン酸バリウム正温度係数感熱抵抗器や酸化亜鉛バリスタなどの機能性セラミックス製品には、材料自体が温度や電圧の自己診断機能、バックアップ保護機能、自己修復機能などを備えた製品も存在します。耐性 急激な環境変化に耐え、繰り返し使用できること。インテリジェントセラミックシステムの中で、圧電セラミックスは最も重要なカテゴリーです。広く使用され、開発されている圧電スマート セラミック製品と材料システムは次のとおりです。
自動車用ショックアブソーバー：インテリジェントセラミック製品の順圧電効果と逆圧電効果を利用して開発されたインテリジェントショックアブソーバーは、路面を識別して自己調整する機能を備えており、荒れた路面によって車両に生じる振動を最小限に抑えることができます。 、認識と調整のプロセス全体にかかる時間はわずか 20 秒です。また、スマートセラミック材料を用いた衝撃吸収装置は、精密加工用の安定した作業台など、自動車製品以外の分野でもご利用いただけます。
自動車用スマート ワイパー: チタン酸バリウム セラミックのピエゾ抵抗効果を利用して、スマート セラミック ワイパーは雨の量を自動的に感知し、ワイパーを最適な速度に自動的に調整します。
自動車用アクティブ無響セラミック材料: 圧電セラミック ピックアップ、共振器、アナログ ボイス コイル、デジタル信号処理集積回路で構成されるアクティブ無響セラミック材料は、自動車の振動周波数を 500 Hz 未満に低減できます。
さらに、スマート セラミック材料は、スマート セーフティ システムやスマート トランスミッション システムの開発にも使用できます。たとえば、スマート セラミック コンポーネントはエアバッグにも使用されます。最新のスマートセラミック材料の開発、研究、市場はすでに隆盛を極めており、その応用は自動車産業に限定されず、造船、建設、機械、家電、航空宇宙などにも重要な影響を与えています。国防およびその他の産業分野に適用され、同様の機械および電子製品のインテリジェンスと自動化のレベルが大幅に向上します。
特殊セラミックスとは一言で言えば開発が続けられているセラミックス素材の製品ですが、原料の調合や材料の評価、利用技術などまだまだ解決すべき課題が多くあります。現在、特殊セラミックスは自動車にはあまり使用されていません。その主な理由は、製造プロセスが複雑で要求が厳しいこと、特殊セラミックは原材料に対する要件が厳しく、プロセスを習得することが難しいため、製品の各バッチで均一な性能を維持することが難しいこと、およびコストが高いこと、および加工性が高いことです。性が悪く、脆性が高く、使用信頼性が低い。しかし、科学技術の急速な発展により、将来の自動車製造業界では、より多くの特殊セラミックやスマートセラミック製品が自動車に導入され、使用されるようになり、それらは間違いなく自動車生産に使用されるだろうと人々が信じるのは当然のことです。広く使用されています。
