فناوری نانو و صنعت خودرو (1)

یكی از اصلی ترین موضوعات فناوری نانو، ساخت مواد با خواص جدید است. این مواد ارزش افزوده بسیار بالا و كارایی بالاتری در تمام صنایع خواهند داشت كه صنعت خودرو نیز از آن مستثنی نمی باشد.اکنون، توجه بخش عمده صنعت خودرو به کاربردهای هوشمند فناوری نانو معطوف شده است. در ادامه به معرفی برخی ازکاربردهای فناوری نانو در بخش خودرو خواهیم پرداخت.

پوشش دهنده‌های بدنه خودرو

ساخت پوشش‌های ضد خراش و ضد لک برای خودروها از جمله زمینه‌هایی است که افزایش قابل توجه بازارپسندی محصولات را به دنبال خواهد داشت. در همین زمینه تلاش‌های مستمری محصولات را به دنبال خواهد داشت. در همین زمینه تلاش‌های مستمری به منظور شناخت راه‌های جلوگیری از صدمات ناشی از عوامل طبیعی نظیر برف و باران، رسوبات اسیدی و نمکی، تابش ماوراء بنفش خورشید، رطوبت و همچنین لب پریدگی، رنگ رفتگی و خراش درصنعت خودرو صورت می گیرد.

رنگ خودرو

استفاده از رنگهای مقاوم در برابر نور خورشید و مقاوم در برابر ساییدگی در ماشین آلات ضروری می باشد. نانو فناوری به دو صورت به این بخش كمك می كند، یكی در انتخاب مواد مناسب در رنگ و دیگری در روشهای بهینه رنگ كردن. كارایی رنگ الكترواستاتیكی چهار برابر بیشتر از رنگ به روش اسپری می باشد. به این معنی كه 80 درصد از رنگ در روش الكترواستاتیكی روی قسمت مورد نظر می نشیند در صورتیكه این مقدار در روشهای معمول 20 درصد می باشد.

پوشش های نانو ذرات سرامیكی موجب پایداری حرارتی و مقاومت به فرسایش در قطعات موتور می شود. پوشش های مبتنی برنانو ذرات از خود پتانسیلی هم به عنوان مواد پاك كننده نشان داده اند.

ساخت نانوکامپوزیت ها

مواد کامپوزیتی مواد مهندسی ای هستند که از دو یا چند جزء تشکیل شده اند به گونه ای که این مواد مجزا و در مقیاس ماکروسکوپی قابل تشخیص هستند. کامپوزیت از دو قسمت اصلی ماتریکس(زمینه) و تقویت کننده(پرکننده) تشکیل شده است. ماتریکس با احاطه کردن تقویت کننده آن را در محل نسبی خودش نگه می دارد و تقویت کننده موجب بهبود خواص مکانیکی ساختار می گردد.

یکی از گسترده ترین کاربردهای فناوری نانو در صنعت خودرو تا کنون ساخت نانو کامپوزیت ها بوده است. از آنجا که در نانوکامپوزیت ها، استفاده ازنانوذرات، استحکام و دوام رزین را بسیار بالا می برند، جایگزین مواد مرسوم مانند میکا و تالک شده اند. اما علاوه بر ویژگی های فیزیکی بهتر، این کامپوزیت ها دارای دو برتری دیگر نیز می باشند:

نخست اینکه نانوذرات با ایجاد ماتریکس (زمینه) یکنواخت و هموار به طور قابل توجهی زیبایی بیشتر را فراهم می کنند و بنابراین نانو کامپوزیت ها سطح زیبا تر و رنگ های شفاف تری دارند.همچنین نانوکامپوزیت ها به دلیل نیاز به مواد تقویت کننده ی کمتر، تا حدود بیست درصد نسبت به کامپوزیت های رایج سبک ترند. پوشش های نانوکامپوزیتی درخودرو دارای اصطحکاک پایین، مقاومت به سایش و مقاوم در برابر حرارت هستند.

به طور کلی ویژگی های نانو كامپوزیت ها عبارت است از:

1 - استحكام و سختی زیاد تا اندازه ای كه با فلزات برابری می كنند اما با وزن كمتر

2- قابلیت جلوگیری از نشت گازها و مایعات، 3- درجه اعوجاج گرمایی بالا 4- رسانایی الكتریکی

5- خاصیت ضداحتراقی (آتشگیر بودن پلاستیك ها یكی از مشكلات استفاده از آنهاست)

6- پایداری ابعادی، 7- قابلیت بازیافت، 8- مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و حرارت

9- نانو كامپوزیتها همچنین مانع از انتشار بنزین، متانول و سایر حلالهای ارگانیكی می شوند.

به عنوان مثال ازنانوكامپوزیت های سیلیكاتی در ادوات كشاورزی استفاده می شود. فایده آنها علاوه بر زیبایی ظاهری، افزایش استحكام وتا حدودی كاهش وزن است. افزایش ایمنی به جهت استفاده از مواد مستحكم تر و افزایش طول عمر قطعات ودر نتیجه صرفه اقتصادی بیشتر در موتورهای احتراق داخلی بنزینی و دیزلی امكانات زیادی برای استفاده از نانو ساختارها به وجود آورده است ودرنتیجه باعث افزایش استحكام، سبكی و تحمل دمای بالاتر و كاهش وزن می شود. انتظار می رود با گسترش نانو كامپوزیتها ورود مواد قوی تر،سبك تر و مقاوم به خوردگی در صنعت خودرو توسعه یابد. نانوكامپوزیت های سیلیكاتی موجب 10 تا 15 % كاهش وزن می شوند.

روکش‌های ضدخش

مزیت ویژه نانوروکش های ضدخش و ضدخوردگی این است که امکان تنظیم مستقل سختی و ویژگی‌های سایش روکش را با ترکیب کردن عناصر و ساخت لایه‌های نانومتری فراهم می‌آورد، اصلاح رنگ‌ها به وسیله‌ی نانومتری کردن ساختار آن‌ها منجر به بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی آن‌ها شده، مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر ضربه و خراش را در آن‌ها بالا می‌برد.

روکش‌های ضد لک و خودتمیز شونده

در این شیوه از لایه نانو کامپوزیتی نازکی برای حفظ جلوه ظاهری فلز استفاده می‌شود. به این ترتیب با عامل دار کردن هوشمند سطح فلز، تمیز کردن آن هم به مراتب آسان‌تر خواهد بود. این نوع روکش برای پوشاندن سطح فولاد زنگ نزن، مس، برنج و سایر قطعات فلزی خودرو مناسب است ولی برای سطوح شیشه‌ای مناسب نیست. از طرفی آن را با روش‌های ساده‌ای مانند اسپری کردن یا غوطه‌ور ساختن به کار می‌گیرند که علاوه بر حفظ شفافیت یا مات بودن، در برابر اسیدها و بازها مقاومت شیمایی بالایی دارد و در نتیجه خواص آنتی باکتریال یا محافظت در برابر خط کشیده شدن را نیز خواهد داشت. بنابراین با این فناوری، اثر انگشت به جای مانده روی فلز به سختی با چشم قابل تشخیص خواهد بود و هیچ ردی هم از اکسید شدن روی فلز مشاهده نخواهد شد و در نتیجه تمیز کردن فلز آسان‌تر و سریع‌تر انجام می‌شود و اثر انگشت‌ها را به راحتی و حتی با یک دستمال یا حوله خشک می‌توان پاک کرد، به طوری که هیچ اثری از آن باقی نماند.

شیشه‌ها و آینه‌های بهینه شده برای خودرو

بروز تصادفات به علت عدم دید مناسب و کافی، به خصوص در شرایط جوی نامساعد مانند باران و گرد و غبار، نیاز به بهینه سازی و افزایش کارایی شیشه‌ها و آینه‌ها خودرو را به وضوح نمایان می‌سازد. با ظهور فناوری نانو، بسیاری از خودروهای جدید به شیشه‌ها و آینه‌های بهینه شده مجهز شده‌اند. علاوه بر این روکش‌ها و اسپری‌های تولید شده یا این فناوری می‌تواند برخی از قابلیت‌های این شیشه‌های پیشرفته را به شیشه‌های خودروهای موجود نیز ببخشند.

با اضافه کردن پوشش نانویی به سطح شیشه خودرو (برای مثال به روش اسپری کردن)،فرورفتگی های بسیار ریز سطح شیشه را پر کرده و سطح صاف و بدون پستی و بلندی ایجاد می کند و در نتیجه قطرات ریز آب و گرد و غبار روی شیشه باقی نمی ماند و بنابراین موجب افزایش دید راننده، استهلاک کمتر برف پاکن ها و نیاز کمتر به شستشوی شیشه و همچنین بهبود دید در شب در نتیجه کاهش انعکاس مضر نور می شود.

پوشش‌های ضد لک شیشه

استفاده از این نوع پوشش روی شیشه خودرو موجب دفع آب و ذرات گردوغبار شده و به راحتی می‌توان سطح شیشه را تمیز کرد. این پوشش همچنین ضد سایش بوده و علاوه بر مقام بودن در برابر پرتوهای فرابنفش، از دوام طولانی‌تری برخوردار است. عمر این محصول روی شیشه جلوی خودرو تا پنجاه هزار کیلومتر و روی شیشه پنجره‌هایی که در جهت حرکت ماشین قرار ندارند تا پنج سال می‌رسد.

پوشش‌های فوتوکرومیک

عدم دید کافی راننده به هنگام حرکت در خلاف جهت تابش آفتاب از جمله دلایل بروز حوادث جاده‌ای است. فناوری نانو توانسته است به رفع این مشکل کمک کند. استفاده از روش‌های کلوئیدی برای تهیه نانو ذرات حساس به نور به همراه روش‌های سل – ژل، توانایی بالقوه زیادی برای طراحی و تهیه مواد فوتوکرومیک دارد به طوری که با این روش ایجاد هر شکلی از این مواد، از جمله فیلم‌های نازک برای به کاری گیری روی شیشه خودروها امکان پذیر است.

ادامه دارد...

مریم نایب زاده

بخش دانش وزندگی تبیان

منبع: nanowerk- azonano -nano-nanoclub

كاربردهای نانو تكنولوژی در HSE-عبدالمجید خالقی

بررسی جایگاه فناوری نانو در صنعت خودرو-عباس معلمی