Tại sao cần dùng gốm sứ để chế tạo động cơ ô tô?

Năm 1991, chiếc ô tô buýt cỡ lớn đầu tiên có động cơ được chế tạo bằng gốm sứ đã hoàn thành một hành trình từ Thượng Hải đến Bắc Kinh. Việc chạy thử thành công trên một khoảng cách xa như vậy, chứng tỏ việc nghiên cứu chế tạo và ứng dụng thực tế của động cơ làm bằng gốm sứ của Trung Quốc đã đạt được trình độ quốc tế. Trước đó, trên thế giới chỉ có Mỹ, Nhật và Đức hoàn thành thực nghiệm tương tự.

Tại sao cần phải dùng gốm sứ thay thế kim loại để chế tạo động cơ?

Bởi lẽ, động cơ ô tô thông qua sự đốt cháy nhiên liệu để sản sinh ra chất khí có áp lực và nhiệt độ cao, từ đó hình thành động lực đẩy ô tô tiến lên. Hơn nữa, nhiệt độ cháy ở trong động cơ càng cao, thì động lực sản sinh càng lớn, hiệu suất của nhiên liệu càng cao. Tuy nhiên, trong thiết kế cho dù có dùng động cơ được chế tạo bằng hợp kim chịu nhiệt cao, nhiệt độ chịu đựng cao nhất cũng chỉ chừng 1100oC, vượt quá "giới hạn" đó, vật liệu kim loại chế tạo động cơ sẽ bị mềm ra, thậm chí bốc cháy. Vì vậy, khá nhiều ô tô đều trang bị hệ thống làm mát, để bảo đảm động cơ có thể tiếp tục vận hành bình thường. Nhưng như vậy, không những làm giảm hơn nữa hiệu suất nhiệt mà còn làm tăng thể tích và trọng lượng của toàn bộ động cơ, ảnh hưởng đến việc tăng tốc độ xe.

Vậy thì, có loại vật liệu nào vừa chịu nhiệt độ cao mà trọng lượng lại nhẹ thay thế cho kim loại để chế tạo động cơ không? Các nhà khoa học đã nghĩ đến gốm sứ. Đi đôi với sự phát triển kỹ thuật vật liệu gốm sứ, người ta đã sản xuất được loại gốm sứ mới có đặc tính chịu nhiệt độ cao, siêu bền, đó là các loại gốm sứ silic nitrua, coban oxit, silic cacbua v.v. chúng đều có thể chịu nhiệt độ cao trên 1400oC, các động cơ chế tạo bằng các loại gốm sứ này dù nhiệt độ bên trong đạt đến 1300oC cũng không cần đến hệ thống làm mát phức tạp. Hơn nữa, bản thân các vật liệu gốm sứ đó đều nhẹ hơn kim loại. Do đó, động cơ gốm sứ có thể tích nhỏ, trọng lượng nhẹ, hiệu suất nhiệt của nó có thể đạt đến 50%, tiết kiệm được hơn 20% nhiên liệu so với động cơ kim loại.

Trong ấn tượng của mọi người, gốm sứ là một loại vật liệu rất giòn, Các nhà khoa học đã không ngừng nghiên cứu, cho vật liệu gốm sứ như silic cacbua chẳng hạn kết hợp với graphit, hình thành một vật liệu tổng hợp mới có tính chịu nhiệt độ cao và rất dẻo dai. Dùng loại vật liệu gốm sứ này chế tạo động cơ ô tô thì hoàn toàn có thể thích ứng với tình trạng rung xóc mạnh của ô tô khi chạy trên đường, vừa phát huy được ưu điểm chịu nhiệt độ cao của gốm sứ, lại duy trì được ưu điểm về độ bền cao vốn có của động cơ. Do đó, nó là một loại động cơ kiểu mới rất có triển vọng.