ورود به حساب ثبت نام جدید فراموشی کلمه عبور
برای ورود به حساب کاربری خود، نام کاربری و کلمه عبورتان را در زیر وارد کرده و روی “ ورود به حساب” کلیک کنید.





اگر فرم ثبت نام برای شما نمایش داده نمیشود، اینجا را کلیک کنید.









اگر فرم بازیابی کلمه عبور برای شما نمایش داده نمیشود، اینجا را کلیک کنید.





نمایش نتایج: از 1 به 6 از 6
  1. #1
    آسمون
    ناظـم سایـت
    تاریخ عضویت
    2012/11/06
    محل سکونت
    زیر چتر آسمون...
    سن
    27
    نوشته ها
    1,608
    3,143
    2,397

    Arrow کاربرد فناوری نانو در صنعت خودرو

    کاربرد فناوری نانو در لاستیک خودرو

    در این مقاله به کاربرد فناوری نانو در لاستیک خودرو اشاره شده است . اهمیت استفاده از نانوذرات و مزایای استفاده از آن ها در صنعت لاستیک به طور خلاصه در ابتدا بیان شده است . سپس به کاربرد نانو ذرات اکسید روی ، الماس ، نانو رس در لاستیک خودرو اشاره شده است .



    مقدمه


    برطبق آمارهای ارائه شده صنعت خودروسازی در سال 2004 بازاری حدود 54.2 بیلیون دلار آمریکا را داشته است که در سال 2015 این رقم به 137.4 بیلیون دلار خواهد رسید . 8.6 بیلیون دلار از این حجم معاملات با استفاده از فناوری نانو حاصل می شود که صنعت لاستیک سازی از استفاده کنندگان اصلی این فناوری به حساب می آید.
    موارد استفاده از فناوری نانو در لاستیک خودرو اعم از نانوفیلرها و نانوکامپوزیت است که به لاستیک ها خواص ویژه ای می دهد. همچنین صنایع خودرو در دنیا به سمت استفاده از نانو PP ( نانوپلی پروپیلن) سوق پیدا کرده است و علت اصلی آن خواص مناسب از جمله سبکی، مقاومت حرارتی و مقاومت ضربه اینگونه مواد است. بنابراین رسیدن به خواص مطلوب ضرورت توجه به آن را بیش از هرچیز دیگر برای ما نمایان می سازد.


    نانوذرات در لاستیک


    چنانچه بخواهیم لاستیک ها را مورد مطالعه قرار دهیم خواهیم دید که انواع و اقسام لاستیک ها در کاربردهای مختلف استفاده می شود و هر کدام خصوصیات مربوط به خود را دارد. لاستیک دوچرخه ، تراکتور، کامیون، خودروهای سواری ، موتورها و ... همه در خصوصیات با هم متفاوتند. اما در یک بررسی کلی می توان اجزای لاستیک را مورد بررسی قرار داد. لاستیک از آج، شیارها، برجستگی های میانی، شیارهای مقابل هم و سوراخ های کوچک و همچنین نگهدارنده داخلی تشکیل شده است.







    شکل1- هر یک از قسمتهای لاستیک برای کار خاصی در نظر گرفته شده اند و هر کدام ویژگیهای مختص به خود را دارد.


    در سال های اخیر، افزودن نانو ذرات ترکیبات مختلف به منظور بهبود خواص لاستیک ها و به طور خاص تایرها، کاربرد فراوانی پیدا کرده است. حضور نانو ذرات به دلیل پیوندهایی که در مقیاس اتمی بین آنها و ترکیبات لاستیک صورت می گیرد، علاوه بر این که خواص فیزیکی آنها بهبود می یابد باعث افزایش مقاومت سایشی ، افزایش استحکام (بهبود خاصیت مکانیکی ) ، بهبود خواص حرارتی ، افزایش حد پارگی و حد شکستگی و زیبایی ظاهری لاستیک می شوند. همچنین همواری ، صافی و ظرافت شکل ظاهری تایر را سبب می شوند. همه این عوامل موجب ایجاد محصولی مرغوب، با کیفیت عالی، زیبا و بازارپسند که توانایی رقابت در بازارهای جهانی را داشته باشد، می شود. بر اساس تحقیقات به عمل آمده چندین ماده نانومتری در صنایع لاستیک سازی کاربرد فراوانی یافته اند که از این جمله می توان به نانوذرات اکسید روی ، نانوذرات کربنات کلسیم ، نانوذرات آلومینا ، نانوذرات الماس، نانورس و فولرین ها اشاره نمود که در این بین، نانو ذرات کلسیم کربنات (CaCO3) به دلیل صرفه اقتصادی، دسترسی فراوان و نسبت ابعاد به حجم قابل قبول، گسترش بیشتری یافته اند. حضور این مواد در ترکیبات لاستیک با توجه به ایجاد پیوندهایی که در مقیاس اتمی بین این مواد و ترکیبات لاستیک ایجاد می شود، خواص فیزیکی ترکیبات لاستیک حاصل را بسیار بهبود می بخشد.


    امروزه الاستومرهایی مانند لاستیک های طبیعی (NR) ، پلی ایزوپروپن، لاستیک های بوتادین استایرن، لاستیک های بوتیل، Poly crylic ، الاستومرهای فلوئوری و ... گستره وسیعی در تولید تایرها، لوله های داخلی، قطعات خودرو، لوازم خانگی و ساختمانی، تجهیزات کشاورزی و روکش مخازن و... دارند. الاستومرها معمولاً با کربن یا سیلسیم به عنوان پرکننده ، تقویت می شوند. این تقویت خواص، عمدتا بر اساس فعل و انفعالات فیزیکی بین زمینه و فیلرها صورت می گیرد.


    یکی از بزرگ ترین تولیدکنندگان تایر به نام Cabot با موفقیت نانوذرات کاربیدسیلیکا را که توسط Nanoproducts Corporation Colorado ، با نام تجاری Pure Nano طراحی شده بود، تست نمود. با افزودن این نانوذرات به تایر، سایش 50 % کاهش یافت. کمپانیهایی آمریکایی مانند Nanocor و Inmat نانوذرات خاک رس تولید می کنند که می تواند با لاستیک مخلوط شود . آنها قراردادی را با Michelin (یکی از مهم ترین تولیدکنندگان) تایر نیز امضاء کرده اند . با استفاده از این نانوذرات، مقدار لاستیک بوتیل موردنیاز تایرها کاهش می یابد و تایرها سبک تر و ارزانتر خواهند شد و در حین حرکت خنک تر می مانند.
    شرکت Mars Lander از آیروژل که از میلیونها نانوحباب هوا تشکیل شده ، در تایر استفاده کرده است که قسمت اعظم آن (98%) از هوا تشکیل شده است. بنابراین لاستیک تماماً با نانو مواد فوق سبک جایگزین می شود.کمپانی آمریکایی Good Year نیز در این زمینه از آئروژل های سیلیکا در تایرها استفاده کرده است.


    نانوذرات اکسید روی


    اکسید روی عمدتاً در صنعت لاستیک سازی استفاده می شود و باید میزان ناخالصی های مس و منگنز و آهن موجود در آن به حداقل رسیده باشد. مصارف زیاد اکسید روی مربوط به عایق بودن آن در مقابل جریان الکتریسیته و هدایت الکتریکی ، ظرفیت حرارتی زیاد، خاصیت چسبندگی خوب، قدرت پوشش عالی، مقاومت کافی در مقابل اشعه مخصوصاً اشعه ماوراء بنفش و داشتن ثابت دی الکتریک متوسط آن است . اکسیدروی در صنعت لاستیک سازی نقش شایانی داشته و یکی از معمول ترین فعال کننده ها است و سبب کاهش زمان پخت شده و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. و در ضمن فعال کنندگی مقاومت حرارتی را نیز افزایش می دهد.


    نانوذرات اکسیدروی (NanoZnO) ذراتی غیرآلی وبه دلیل سطح موثر بسیار زیاد از لحاظ شیمیایی بسیار فعال هستند. کوچکی کریستال ها و خاصیت غیرچسبندگی آنها باعث شده که نانوذرات اکسیدروی به صورت پودر زردرنگ کروی و متخلخل باشد. استفاده از این نانوذرات در لاستیک باعث صافی و همواری شکل ظاهری ، زیبایی و ظرافت بخشیدن به آن، افزایش دوام لاستیک و حفظ استحکام در دمای بالا و بهبود حد پارگی، طول عمر زیاد ، مقاومت سایشی(خاصیت ضد اصطکاکی و سایش)، و ... می شود که همگی اینها به صورت تجربی ثابت شده است. بهبود خواص فیزیکی لاستیک در اثر اضافه شدن نانوذرات اکسید روی ، ناشی از پیوند ساختار نانوذرات اکسیدروی(ZnO) با مولکول لاستیک است که در مقیاس اتمی صورت میگیرد.




    شکل2- نانوذرات اکسید روی


    از دیگر خصوصیات استفاده از این تکنولوژی در صنعت لاستیک، می توان به پایین آمدن هزینه ها، بازدهی بالا، ولکانیزاسیون (Volcanization) خیلی سریع و هوشمند و دامنه دمایی گسترده اشاره کرد. اثرات سطحی و فعالیت بالای اکسیدروی نانومتری ناشی از اندازه بسیار کوچک، سطح موثر خیلی زیاد وکشسانی خوب آن است .






    آشنایی با نانو الماس


    پودر نانومتری الماس نوع جدیدی از پودرهای سنتزی نانومتری بسیار سخت(SuperHard) محسوب میشود. از بررسیهای میکروسکوپی انجام شده بر روی پودر نانومتری الماس مشخص شده است که ذرات پودر نانومتری الماس به صورت یک مجموعه (Cluster) بوده و شکل ذرات نانو الماس کروی است (شکل 3) . در واقع، یک ذره الماس از یک هسته فشرده بلورین از جنس الماس و یک لایه سست خارجی حاوی انواع پیوندهای کربن - کربن و پیوندهای غیرهمجنس(Heterobonds) تشکیل شده است.





    شکل3- ذرات کروی نانو الماس


    30 درصد نانو اتمهای الماس روی سطح آن قرار گرفتهاند و همین مسئله خواص ویژهای به آن داده است. حداکثر اندازه تک دانههای نانوالماس 10 نانومتر و متوسط اندازه ذرات بین 4 تا 6 نانومتر است. همچنین بررسیهای انجام شده با استفاده از اشعه ایکس (XRD) بر روی پودر نانومتری الماس نشان میدهد که ذرات موجود در این پودر از جنس الماس با ساختار مکعبی میباشند. مطالعات مربوط به شناسایی کیفیت سطح پودر نشان میدهند که سطح ذرات با گروههای عامل پوشیده شده است که نوع و مقدار این گروهها در محصولات مختلف متفاوتند . این گروهها اغلب از نوع گروه های اکسیژنداری هستند که بر روی سطوح ذرات ، بار منفی ایجاد میکنند.


    پودر نانومتری الماس در هوا تا دمای ºC 500 و در خلاء یا محیط الکلی تا دمای 1000 درجه سانتیگراد الی 1100 درجه سانتیگراد مقاوم است. دمای ºC 1100 دمای شروع تبدیلشدن الماس به گرافیت است . این پودر نانومتری الماس از نظر شیمیایی در برابر محیطهای اسیدی ، قلیایی ، مواد اکسیدکننده و حلالهای آلی در شرایط محیطی و دمای بالا مقاوم است . نتایج بررسی وضعیت ناخالصیهای احتمالی موجود در پودر نانومتری الماس نشان میدهد که میزان ناخالصی موجود در هر پودر نانومتری الماس به نوع آن پودر بستگی دارد و بر اساس شرایط فنی تولید بین 1 الی 3 درصد وزنی متغیر است . ناخالصیهای غیرکربنی که معمولاً شامل آهن ، مس ، کلسیم ، سیلیکون ، کروم ، تیتانیم و همچنین مقادیر جزئی از سایر فلزاتی است که به نحوی در فرآیند تولید و تخلیص نانوالماس حضور دارند ، معمولاً بر اساس خاکستر باقیمانده پس از سوزاندن تعیین میشوند . مواد کربنی غیر از الماس، ناخالصی محسوب نشده و ترکیبات مفیدی برای کاربردهای نانوالماس محسوب میشوند. در جدول1، برخی از خصوصیات پودر نانومتری الماس ارائه شده است.


    جدول 1- ویژگیهای نانوالماس







    نانوالماس در لاستیک


    نانوالماس در کامپوزیت ها ، لاستیک ها ، مواد ضد اصطکاک و روان کننده ها به کار می رود. این ساختارهای نانومتری الماس با روش احتراق، تولید می شوند . نانو الماس دارای خواص برجستهای است که ساختار کریستالی (بلوری)، شکل کاملا کروی ، قدرت شیمیایی بسیار بالا(سطح شیمیایی کاملا ناپایدار) ، ساختمان شیمیایی بسیار محکم و فعالیت جذب سطحی بسیار بالا از جمله این خواص هستند . نانوالماس با درصدهای ترکیب مختلف به انواع لاستیک ها اضافه می شود. از این لاستیک در صنعت خودرو و لوله های انتقال آب استفاده می گردد. با اضافه کردن ساختارهای نانوالماس به لاستیک ها خواص زیر تغییر می کند :


    1- افزایش 4 الی 5 برابری خاصیت انعطاف پذیری لاستیک
    2- افزایش 2 الی 2/5 برابر درجه استحکام
    3- افزایش حد شکستگی تا حدود Kg/Cm2 700-620
    4- ۳ برابر شدن قدرت بریده شدن آنها
    5- افزایش خاصیت ضد پارگی در دمای بالا و پایین
    در روسیه، الماس نانومتری با درصدهای مختلف در لاستیک طبیعی، Poly Soprene Rubber FluorineRubber با هدف ساخت لاستیک هایی که در صنعت کاربرد دارند (تایر خودروها، لوله های انتقال آب و ...) مورد استفاده قرار می گیرد .

    نانوکامپوزیت های سیلیکاتی


    با به کار بردن نانوکامپوزیت های سیلیکاتی در آمیزه ی لاستیک ها، موجب افزایش طول عمر و کاهش وزن لاستیک می شود. افزایش استحکام لاستیک از اهمیت ویژه ای در صنایع خودروسازی برخوردار است و از دیرباز دوده به عنوان کاربردی ترین تقویت کننده درآمیزه های لاستیکی مطرح بوده است . ولی معایبی مانند رنگ همواره مشکی، وابستگی به منابع نفتی وکاهش فرآیندپذیری آمیزه با افزایش مقدار آن و افزایش چگالی ماده را به همراه دارد. استفاده ازنانوسیلیکات های لایه ای به عنوان تقویت کننده های قدرتمند و چند منظوره برای تهیه نانوکامپوزیت های پلیمری، در سا لهای اخیر مورد توجه بسیاری قرار گرفته است.
    استفاده از نانوسیلیکات لایه ای منجر به کاهش مقدار دوده مصرفی در آمیزه ی لاستیک می شود و چگالی آمیزه را کاهش می دهد ، به این طریق می توان فراورده هایی با وزن کمتر تولید نمود. با کاهش وزن تایرها، مصرف سوخت در وسیله ی نقلیه کاهش می یابد و موجب کاهش آلودگی محیط و صرفه جویی در مصرف انرژی می گردد. سایر ویژگی ها و خواص نهایی آمیزه هم بهبود می یابد و موجب افزایش طول عمر تایر می شود .


    نانورس


    یکی از مواد نانومتری که کاربردهای تجاری گسترده ای در صنعت لاستیک پیدا کرده است و اکنون شرکت های بزرگ لاستیک سازی به طور گسترده ای از آن در محصولات خود استفاده می کنند ، ذرات نانومتری خاک رس است که با افزودن آن به لاستیک خواص آن به طور قابل ملاحظه ای بهبود پیدا می کند که از جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:


    1) افزایش مقاومت لاستیک در برابر سایش
    2) افزایش استحکام مکانیکی
    3) افزایش مقاومت گرمایی
    4) کاهش قابلیت اشتعال
    5) بهبود بخشیدن اعوجاج گرمایی
    6) پایداری ابعادی در برابر گرما


    لاستیک هایی که خاک رس نانویی به آ نها افزوده شده به وسیله کمپانی ExxonMobil توسعه پیدا کرده و به صورت تجاری درآمده است. این محصول تا 50 درصد بیشتر از لاستیک های هالوبوتیل توانایی محبوس نگاه داشتن هوا را دارد و به مرور زمان با نرخ کمتری کم باد می شوند.
    استفاده از نانومواد به شکل برخی از انواع خا ک رس لایه نظیر خاک رس Montmorillonite به وسیله شرکت Pirelli،توسعه یافته است . استفاده از این نانوساختارها منجر به ایجاد رفتار همگن و یکنواخت طولی و عرضی لاستیک خودرو می شود که این خاصیت باعث افزایش استحکام ، افزایش پایداری خاصیت ترموپلاستیک و کاهش نرخ پوسیدگی لاستیک می شود.



    • 1 - محسن نهاوندی (نویسنده اول) - دانشجوی دکتری تخصصی - مهندسی فناوری نانو - دانشگاه شیراز دانشکده مهندسی بخش مهندسی مواد
    .
    [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]











  2. 4
  3. #2
    آسمون
    ناظـم سایـت
    تاریخ عضویت
    2012/11/06
    محل سکونت
    زیر چتر آسمون...
    سن
    27
    نوشته ها
    1,608
    3,143
    2,397

    Lightbulb کاربرد فناوری نانو در لاستیک خودرو (2)

    .
    کاربرد فناوری نانو در لاستیک خودرو (2)

    در این مقاله به کاربرد فناوری نانو در لاستیک خودرو اشاره شده است . در قسمت قبل به کاربرد نانو ذرات اکسید روی ، الماس ، نانو رس در لاستیک خودرو اشاره شده است و در این قسمت به کاربرد نانو ذرات کربنات کلسیم و دوده و همچنین نانولوله های کربنی در لاستیک اشاره شده . همچنین ایده های مطرح شده در مورد کاربرد های دیگر فناوری نانو در لاستیک خودرو مطرح شده است . در آخر به بررسی لاستیک های سبز و ارتباط بین کاربرد فناوری نانو در لاستیک خودرو و محیط زیست پرداخته شده است .



    دوده


    دوده نیز یکی از مهمترین پرکنندهها در لاستیک سازی محسوب می شود. این ماده به عنوان یک تقویت کننده به لاستیک اضافه می شود. اندازه این ذرات در مقاومت در برابر سایش و خوردگی موثر است. افزودن نانوذرات کربنی به لاستیک به علت افزایش انرژی کششی سطحی بالای نانوذرات، باعث چسبیدن ذرات به هم می شود که نتیجه آن افزایش مقاومت سایشی و طول عمر بیشتر لاستیک است.
    نانو لوله کربنی
    خواص مکانیکی لاستیک های خودرو با افزودن نانولوله های کربنی ارتقاء خواهد یافت . تحقیقات نشان می دهد که خواص مکانیکی لاستیک نظیر استحکام کششی تا 600 درصد ، استحکام برشی تا 250 درصد و سختی ترکیب لاستیک تا 70 درصد با افزودن نانولوله های کربنی در مقایسه با ترکیبات خالص استایرن – بوتادین - لاستیک (SBR) بهبود خواهدیافت.


    نانوکربنات کلسیم


    نانوکربنات کلسیم به طوری گسترده در صنایع لاستیک به کار می رود زیرا اثراتی بسیار خوب در مقایسه با کربنات معمولی بر خواص و کیفیت لاستیک دارد. استفاده از نانوکربنات کلسیم در صنایع لاستیک باعث بهبود کیفیت و خواص ترکیبات لاستیک می شود. از جمله مزایای استفاده از نانوکربنات کلسیم می توان به توانایی تولید در مقیاس زیاد ، افزایش استحکام لاستیک ، بهبود بخشیدن خواص مکانیکی (افزایش استحکام مکانیکی) و انعطاف پذیر شدن ترکیبات لاستیک اشاره کرد. علاوه بر بهبود خواص فیزیکی، ترکیبات لاستیک در شکل ظاهری آنها نیز تاثیر می گذارد و زیبایی و ظرافت به آنها می بخشد که این خود در مرغوبیت کالا و بازارپسندی آن تاثیری به سزا دارد.


    نانوکربنات کلسیم سبک بیشتر در پلاستیک و پوشش دهی لاستیک به کار می رود. برای به دست آوردن مزایای یاد شده ، نانوکربنات کلسیم به لاستیک های طبیعی و مصنوعی نظیر NP ، EPDM ، SBS ،BR ،SBR اضافه می شود . نتایج به دست آمده نشان می دهند که استحکام لاستیک ، بسیار بالا می رود. استحکام بخشی نانوکربنات کلسیم ، ناشی از پیچیدگی فیزیکی پیوستگی در پلیمرهای این ماده و واکنش های شیمیایی ناشی از سطح تعمیم یافته آن است . نانوکربنات کلسیم ، سختی لاستیک و حد گسیختگی پلیمرهای لاستیک را افزایش داده و حداکثر توانی که لاستیک می تواند تحمل کند تا پاره شود را بهبود می بخشد . همچنین ، مقاومت لاستیک را در برابر سایش افزایش می دهد . به کار بردن نانوکربنات کلسیم، هزینه ها را کاهش داده ، سود زیادی را به همراه دارد و باعث به روز شدن تکنولوژی و توانایی رقابت در عرصه جهانی می شود. به طور کلی، نانوکربنات کلسیم در موارد زیادی به طور کلی یا جزئی ، با هدف افزایش استحکام ترکیبات لاستیک، به آ نها افزوده می شود.


    استفاده از نانومواد در لاستیک ماشین شامل موارد زیر نیز خواهد بود:


    نانوپایه ؛ استفاده از ساختار نانومولکولی در انتهای کلاهک قوی لاستیک منجر به بهبود خواص چرخش و چسبندگی لاستیک شده و نیز مقدار مقاومت غلتش و در نتیجه گرمای انتشار یافته را کاهش می دهد. از این ماده در تایر Nokian WR A3استفاده شده است.
    NanoPro-Tech : این محصول از نانوساختارهای جهت یافته برای کنترل خواص استفاده می کند. پوشش های مبتنی بر فناوری نانو آج لاستیک می توانند جهت کاهش حرارت تولید شده به کار روند . از این محصول در تایر های مدل جدید Ecopia کمپانی Bridgestone استفاده شده است.
    از نانوموادی نظیر Polyhedral Oligomeric Silses quioxanes اکسیدآلومینیوم و اکسید سیلیکون نانوساختاری، نانوفیبرهای کربنی، گرافن و نانوذرات Poly(alkylbenzene)-Poly(diene)در صنعت لاستیک خودرو استفاده شده است .




    ایده های مطرح شده در مورد کاربرد فناوری نانو در لاستیک خودرو:


    افزایش دمای اشتعال لاستیک : تهیه نانوکامپوزیت الاستومرها از جمله (اس بی آر) مقاوم به عنوان مواد پایه در لاستیک سبب بهبود برخی خواص از جمله افزایش دمای اشتعال و استحکام مکانیکی بالا می شود و دلیل اصلی آن حذف مقدار زیادی از دوده است.


    کاهش وزن لاستیک : تهیه و بهینه سازی نانوکامپوزیت الاستومرها با وزن کم از طریق جایگزین کردن این مواد با دوده در لاستیک، امکان حذف درصد قابل توجهی دوده توسط درصد بسیار کم از نانوفیلر وجود دارد. به طوری که افزودن حدود ۳ تا ۵ درصد نانوفیلر می تواند استحکام مکانیکی معادل ۴۰ تا ۴۵ درصد دوده را ایجاد کند. بنابراین با افزودن ۳ تا ۵ درصد نانوفیلر به لاستیک، وزن آن به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد.


    افزایش مقاومت در مقابل نفوذپذیری گاز: نانوکامپوزیت الاستومرها بویژه EPDM به دلیل دارا بودن ضریب عبوردهی کم نسبت به گازها (به ویژه هوا) می توانند در پوشش داخلی تایر و تیوب ها مورد استفاده قرار گیرند. یکی از ویژگی های نانوکامپوزیت EPDM مقاومت بسیار بالای آن در برابر نفوذ و عبور گازهاست. این نانوکامپوزیت ها می توانند جایگزین موادی باشند که امروزه با هدف پیشگیری از نشت هوا استفاده می شوند. نانوکامپوزیت های مورد بحث از جمله الاستومرهایی هستند که می توانند در آلیاژهای مختلف با ترموپلاستیک ها، کاربردهای وسیعی را در صنعت خودرو داشته باشند.


    قطعات لاستیکی خودرو: نانوکامپوزیت ترموپلاست الاستومرها می توانند به عنوان ماده ای پرمصرف در صنایع ساخت و تولید قطعات خودرو به کار روند. از ویژگی های این مواد، بالا بودن مدول ، مقاومت حرارتی ، پایداری ابعاد ، وزن کم و مقاومت در برابر شعله است. نانوکامپوزیت ترموپلاستیک الاستومرهای پایه EPDM و پلی پروپیلن (PP) می توانند تحولی چشمگیر در ساخت قطعات خودرو ایجاد کنند .


    مراحل پیشرفت کاربرد این نانو مواد در لاستیک در شکل زیر آمده است :




    شکل1- مراحل پیشرفت کاربرد نانو مواد در لاستیک خودرو


    لاستیک سبز


    تقاضای روزافزون برای افزایش بازدهی مصرف سوخت و نیز بالا رفتن سطح استاندارد های تعیین شده برای ایمنی ، طول عمر و آلودگی صوتی برای لاستیک خودروها ، که با برچسب EU لاستیک نشان داده می شود ، منجر به آن شده است تا تولید کنندگان خودرو به طور مستمر برای بهبود کیفیت و نیز زیست سازگاری محصولات خود تلاش کنند .
    سال هاست که از مواد پرکننده لاستیک ها نظیر کربن سیاه و سیلیکا به عنوان مواد نانوساختاری برای بهبود کیفیت لاستیک های خودرو استفاده شده است. نوآوریهای جدید در این زمینه با تولید و تأمین نانومواد و افزودنی های جدید به لاستیکها جهت دستیابی هرچه بیشتر به " مثلث سه گانه کیفیت " شامل ایمنی ، طول عمر و آلودگی صوتی است . امروزه "لاستیک های سبز" سهم 30 درصدی بازار فروش را به خود اختصاص داده اند و با رشد بازار خودروهای الکتریکی تقاضا برای تولید لاستیک هایی با مقاومت غلتش کمتر، وزن کمتر و عملکرد بهتر رو به افزایش است.
    افزایش آگاهی مصرف کنندگان لاستیک های خودرو بر لزوم زیست سازگاری آن ها و نیز افزایش فشارهای وارده به دلیل افزایش قیمت بنزین و نیز صدور قوانین دقیق برای قابل قبول بودن بازدهی مصرف سوخت -برچسب EUبرای لاستیک های خودرو- ، که باعث شده است تولیدکنندگان لاستیک های وسایل نقلیه متوجه بازار پرسود " لاستیک های سبز " شوند ؛ استفاده از لاستیک های سبز به دلیل افزایش بازدهی مصرف سوخت می تواند سبب ارتقاء زیست سازگاری این محصول شود.


    از معروف ترین مدل های لاستیک سبز ContiEcoContact5 ، Goodyear UltraGrip Ice ، Michelin Energy Saver ، Pirelli Cinturato P1 اشاره داشت . گسترش صنعت خودروسازی سال هاست که در جهت دستیابی به مثلث جادویی، که هدف نهایی تولیدکنندگان خودرو است، صورت گرفته است .
    مثلث جادویی در صنعت لاستیک سازی به معنای ارتقاء عملکرد لاستیک با سه شاخص اصلی شامل موارد کاهش مقاومت غلتش برای افزایش بازدهی مصرف سوخت، افزایش مقاومت سایشی برای افزایش طول عمر لاستیک و کاهش میزان لغزش در رطوبت جهت افزایش ضریب ایمنی است. چالش اصلی که در این زمینه وجود دارد آن است که بهبود بازده مصرف سوخت با کاهش اصطکاک غلتشی عموماً منجر به کاهش ایمنی خودرو خواهد شد. عاملی که منجر به افزایش سرعت تولید محصولات نوآورانه در زمینه لاستیک های خودرو به وسیله کارخانه های تولیدکننده می شود ، به دست آوردن برچسب استاندارد EU که با هدف دستیابی به بالاترین کیفیت، که با علامت تجاری«A» و «AA» نشان داده می شود ، است. لاستیک هایی با برچسب«A» و «AA» از لحاظ مقاومت غلتش، مقاومت لغزش و آلودگی صوتی، ویژگی های بهتری نسبت به باقی حالات دارند. قوانین جدید از تاریخ اول نوامبر سال 2012 برای لاستیک ماشین های شخصی ، کامیون های سبک وزن وخودرو های سنگین وزنی که از تاریخ اول ژوئن 2012 ساخته شده اند قابل استفاده است .


    این برچسب ها برای نشان دادن کیفیت لاستیک در سه معیارکاهش مصرف سوخت ، ایمنی و کاهش آلودگی صوتی به کار برده می شوند . با این وجود هنوز هم عوامل مهم دیگری برای ارتقاء شرایط عملکرد لاستیک با درجه استاندارد بالا وجود دارند. این عوامل شامل موارد مختلفی نظیر مقاوم بودن خودرو هنگام رانندگی در آب ، ثبات شرایط رانندگی ، کاهش نیاز به رسیدگی ، خوش فرمان بودن اتومبیل در جاده های خشک و مرطوب، دوام خودرو، عملکرد مناسب ترمز در جاده های خشک و قابلیت های ویژه خودرو در شرایط بارندگی است.
    در ادامه به برخی محرکها برای نوآوری در صنعت لاستیک سازی که بوسیله مدیران این صنعت تشخیص داده شده اند اشاره شده است.
    قابلیت فروش مستقیم به عواملی نظیر ایمنی، میزان مصرف سوخت که متاثر از فشارهای ناشی از افزایش قیمت سوخت از یک طرف و بحران های اقتصادی موجود و درآمدهای کمتر افراد از طرف دیگر است ، میزان انتشار گازهای گلخانه ای و نیز درجه سازگاری با محیط زیست، وابسته است.


    در دسترس بودن مواد اولیه و هم چنین هزینه مواد خام ،از جمله عوامل مهم در تولید لاستیک به شمار می روند . با توجه به آنکه اخیرا قیمت لاستیک طبیعی و نفت خام در حال افزایش است و به دلیل آن که بسیاری از مواد خام لاستیک و نیز لاستیک مصنوعی از محصولات جانبی نفتی به دست می آیند ، لذا امروزه تولید محصولات بر پایه توده های زیستی ، تولید محصولات جدید با کاهش سهم کربن با کوچک سازی و نیز قابل بازیافت بودن محصولات توجه زیادی قرار گرفته اند .
    برچسب استاندارد EU لاستیک که کنترل کننده بازده سوخت ، ایمنی و آلودگی صوتی به شمار می رود ، محرک اصلی برای بهبود بخشیدن به این عوامل است . با این وجود نظارتی به میزان مقاومت سایشی لاستیک در این استاندارد وجود ندارد .


    ویژگی های محصولات نانو ساختار در لاستیک سبز


    آج لاستیک خودروهای مدرن عموما از لاستیک طبیعی و یا مصنوعی ، پرکننده ها وبه طور مرسوم از کربن سیاه و یا سیلیکا ، افزودنی ها، پیونددهنده ها وتقویت کننده ها نظیر استیل، پوشش ها و یا الیاف نایلونی تشکیل شده است.
    هر منطقه از لاستیک باید از جنبه مختلفی مورد بررسی قرار گیرد. به عنوان مثال؛ در بدنه لاستیک مقاومت در مقابل پارگی اهمیت دارد ، این درحالی است که در ناحیه آج مقاومت غلتش، مقاومت لغزش و ترمزگرفتن نیاز به نوآوری دارد . فناور ی نانو به طور کاربردی در لاستیک های مصنوعی و در ساخت مواد شیمیایی ویژه به وسیله کمپانی LANXESS با ساخت نانوذرات لاستیک با نام تجاری Nanoprene آغاز شد.
    هدف از ساخت نانولاستیک ها، دست یابی به مثلث جادویی با بهینه کردن مقاومت لغزشی در شرایط آب وهوایی مرطوب و نیز افزایش مقاومت سایشی بدون ایجاد تأثیرات منفی بر روی مقاومت غلتش یا به عبارتی افزایش مصرف سوخت است . Nanopreneدر حقیقت متشکل از ذراتی در اندازه نانومتر است که سطح این نانو لاستیک ها از گروه های عاملی هیدروکسیلی پوشیده است. مالکیت فکری Nanoprene به وسیله کمپانی LANXESSثبت شده است . این گروه های عاملی می توانند با گروه های قطبی در ترکیبات لاستیک نظیر سیلیکا برهم کنشهای دوقطبی و یا پیوندهای هیدروژنی ایجاد کنند. با توجه به اینکه ابعاد نانوذرات پلاستیک بین 40 - 200 نانومتر است ، بنابراین دارای سطح مؤثر زیادی بوده و منجر به توزیع بهتر و اتصال محکم تر پرکننده های سیلیکونی به بستر پلیمری لاستیک می شوند.
    انواع مختلف Nanopreneمی توانند برای رفع نیازهای مختلف لاستیک خودرو به کار روند . به عنوان مثال در انواع مختلف لاستیک نظیر لاستیک تابستانی یا زمستانی، لاستیک سبز یا لاستیک هایی با عملکرد ممتاز و یا در نواحی مختلف لاستیک مانند آج، کناره و یا لوله داخلی آن و یا لاستیک هایی با دمای گذار شیشه متفاوت- دمای گذاردمایی که از حالت شکننده و سخت به حالت الاستیک می رود - می توان از انواع مختلف Nanoprene برای بهبود عملکرد استفاده کرد .کمپانی LANXESS به تازگی شروع به تولید و تجاری کردن این ماده نموده است و اولین مشتری آن شرکت تایر و لاستیک Toyo است که از این ماده در ساخت تایرهای زمستانی استفاده کرده است.







    شکل2- مثلث جادویی لاستیک خودرو


    یک عامل مهم در عملکرد مناسب خودروهای الکتریکی، کاهش مقاومت غلتشی و در نتیجه کاهش مصرف سوخت است. از جمله راهکارهای پیشنهادی برای رسیدن به این هدف، بهبود توزیع پرکننده ها در داخل لاستیک و یا کاهش گرمای تولید در اثر اصطکاک لاستیک با سطح جاده است.
    موضوع مهم دیگر در این زمینه، تنظیم فشار هوای داخل لاستیک جهت بهینه کردن مصرف سوخت است. محبوس نگه داشتن هوای داخل لاستیک و عدم کم باد شدن آن مسأله مهم دیگری است که می تواند برای مصرف کنندگان خودرو جالب باشد.


    با نگاهی به حلقه تولید لاستیک خودرو متوجه خواهیم شد که بیشترین نوآوریها در تولید ترکیبات جدید لاستیک و مطالعه فرآیندهای شیمیایی مربوطه است. نانومواد جدید در حال توسعه و تزریق به تأمین کنندگان مواد اولیه لاستیک های خودرو است. چشم انداز سال 2020 نشان دهنده آن است که توسعه خودروهای الکتریکی نیاز به تولید لاستیک های خودرو با ویژگی های نوین دارد. لاستیک های موجود باعث اتلاف 20 درصدی سوخت در خودروهای مرسوم می شوند و در نتیجه برای کاهش مصرف سوخت نیاز به جایگزین کردن مواد سنگین با نانومواد سبکتر با مشخصه های مشابه با لاستیک های توسعه یافته است که این مسأله خود چالشی برای تولیدکنندگان لاستیک به شمار می رود و هنوز هم موضوعی حل نشده باقی مانده است. تاکنون مواد دارای مقاومت سایشی اندکی شناخته شده اند. شناخت این مواد می تواند باعث افزایش بازده انرژی و کاهش نیاز به رسیدگی لاستیک خودرو شود.


    لاستیک های سبز اولین بار در سال 1990 در صنعت لاستیک معرفی شد . در این زمان مهندسان خودرو به این نتیجه رسیدند که اگر اکسید سیلیکون اصلاح شده با سیلان به عنوان پرکننده های تقویتی در ترکیبات آج لاستیک به جای پرکننده های مرسوم بر پایه کربن سیاه استفاده شوند ، مقاومت غلتشی چرخش لاستیک کاهش خواهد یافت. ارزیابی چرخه عمر لاستیک بوسیله اتحادیه صنعت لاستیک اروپا در سا ل های 2001 و 2002 بیانگر این مطلب بود که به کارگیری لاستیک سبز اثرات منفی کمتری بر سلامتی انسان و محیط زیست خواهد داشت. مطالعات نشان دهنده این مطلب است که لاستیک های سبز قابلیت ترمز کردن بهتر در سطوح خیس و سطوح یخ زده ایجاد می کنند و طول خط ترمز را تا 15 درصد کاهش می دهند. همچنین مقاومت غلتش این لاستیک ها تا 20 درصد در مقایسه با لاستیک های استاندارد معمولی کاهش می یابد که این اثر باعث کاهش مصرف سوخت خودرو تا 5 درصد می شود. بدیهی است استفاده گسترده از این نوع لاستیک های سبز می تواند باعث صرفه جویی سالانه میلیونها بشکه نفت و همچنین کاهش قابل توجه نشر گازهای گلخانه ای شود. از آنجایی که در حدود 25 درصد انتشار گازهای گلخانه ای به وسیله خودروها در ترافیک جاده ای تولید می شود و در حدود 20 تا 30 درصد مصرف خودرو تنها مربوط به لاستیک های خودرو است در نتیجه پیدا کردن راهکارهای مناسب برای کاهش مقاومت غلتشی می تواند در صنعت خودرو بسیار حائز اهمیت باشد. علاوه بر مسائل گفته شده فناوری نانو می تواند عملکرد ترمز و فرمان را بهبود دهد و این امر باعث ارتقاء مسأله ایمنی در خودرو خواهد شد. براساس نظر تولیدکنندگان مواد اولیه خودرو، نظیر Continental عامل » ایمنی « هنوز هم به عنوان مهمترین گزینه مطرح بوده و بر روی محصول انتخابی مصرف کنندگان تأثیر عمده ای خواهد گذاشت.


    جمع بندی


    محصول لاستیک سبز خودرو با بکارگیری کربن سیاه و سیلیکون-سیلان سالهاست که وارد بازار شده و این محصول با ایجاد مقاومت غلتشی کمتر امکان افزایش بازده سوخت را فراهم می آورد. فناوری نانو قابلیت ارتقاء عملکرد لاستیکهای خودرو را افزایش داده و امکان رسیدن به مثلث جادویی کیفیت در سه شاخص مقاومت غلتش، طول عمر و مقاومت لغزش در رطوبت را فراهم می کند. برچسب استاندارد جدید اروپا محرک اصلی نوآوری بوده و به مشتریان این اجازه را خواهد داد تا محصولات با کارایی بهتر از نظر بهره ، ایمنی و آلودگی صوتی را خریداری کنند و در عین حال تحقیقات را در تولید محصولات بهتر تشدید می کند. بسیاری از تولیدکنندگان محصولات اولیه خودرو نظیر Bridgestone، Pirelli ، Continental و Toyo هم اکنون از محصولات مختلف مبتنی بر فناوری نانو برای بهبود عملکرد لاستیک ها استفاده می کنند.آنچه فناوری نانو را قادر می سازد تا سبب بهبود کیفیت عملکرد لاستیک وسایل نقلیه شود در موارد زیرخلاصه می شود:
    بهبود پخش شدگی پرکننده ها در بستر پلیمری در مقاومت غلتشی تأثیر دارد؛ اصطکاک را کاهش داده و نیز از گرم شدن لاستیک که خود عامل اتلاف انرژی است جلوگیری می کند؛ پوشش های مبتنی بر فناوری نانو قادر خواهند بود که هوا را بهتر محبوس کنند در نتیجه از کم باد شدن لاستیک ها ممانعت می کنند؛ با بهره گرفتن از نانومواد سبک تر امکان تولید لاستیک هایی با وزن کمتر وجود دارد؛ فناوری نانو امکان آبگریزکردن سطح لاستیک و در نتیجه عملکرد بهتر درسطوح مرطوب را فراهم می کند؛ وامکان دستیابی به لاستیکهایی با طول عمر موثر بیشتر وجود دارد.





    شکل3- مراحل تولید لاستیک خودرو


    شکل4- طرحواره ای از سطح لاستیک در مقایسه با اجزا جزیی آن



    - محسن نهاوندی (نویسنده اول) - دانشجوی دکتری تخصصی - مهندسی فناوری نانو - دانشگاه شیراز دانشکده مهندسی بخش مهندسی مواد
    .
    [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]











  4. 2
  5. #3
    آسمون
    ناظـم سایـت
    تاریخ عضویت
    2012/11/06
    محل سکونت
    زیر چتر آسمون...
    سن
    27
    نوشته ها
    1,608
    3,143
    2,397

    کاربرد فناوری نانو در روانکارها

    .
    کاربرد فناوری نانو در روانکارها

    در این مقاله به کاربرد فناوری نانو در روانکارها به خصوص روانکارهای مورد استفاده در صنعت خودرو اشاره شده است . ابتدا به مقدمه ای در مورد روانکارهای رایج پرداخته شده است . سپس به صورت اجمالی به مزایای استفاده از فناوری نانو در این زمینه اشاره شده است . سپس به طور نمونه دو روانکار با افزودنی نانو مورد بررسی قرار گرفته است .






    مقدمه :


    نانو تکنولوژی یا آرایش اتمها در مقیاس نانومتری ، همان کنار هم قرار گرفتن صدها اتم در ابعاد چند نانومتر است که خصوصیات جدید و ممتازی را نتیجه میدهد. این تکنولوژی در زمینههای مختلف علم وارد شده و در صنایع مختلف نیز، محصولاتی بر این پایه ایجاد شده است. در این میان، افزودنیهای روغن موتور و سوخت نیز تحت تاثیر نانوتکنولوژی قرار گرفته و محصولات مربوطه وارد بازار شده است. نانوافزودنیهای روغن به طور اساسی بر صرفهجویی سوخت و بازدهی موتور تاثیر دارند. به طور کلی، خواصی که برای این افزودنیها ذکر شده است عبارتند از: کاهش ضریب اصطکاک، کاهش میزان ساییدگی در اجزاء موتور ، ترمیم سطوح درگیر و بهبود خواص سطحی، افزایش بازده موتور در اثر افزایش فشار درسیلندر ، کاهش هزینه تعمیرات و نگهداری ، کاهش صدای موتور و گازهای آلاینده ، جلوگیری از اکسیداسیون روغن ، تمیز کردن سیستم سوخترسانی و افزایش قدرت خروجی موتور و غیره.


    روان کننده های جامد معمولی ، ترکیبات لایه ای مانند گرافیت ، سولفید مولیبدیوم (MoS) و سولفید تنگستن (WS)هستند که لغزش لایه های آنها روی یکدیگر موجب کاهش اصطکاک می شود. اما لبه لایه ها به تدریج تجزیه شده و در نتیجه باعث چسبیدن آنها به سطح فلز می شود. اندازه نسبتاً بزرگ این پولک های لایه ای، مانع ازورود آنها به حفره های سطح فلز شده و لذا این مواد روی سطح فلز انباشته شده و به سطح می چسبند و کارایی روان کنندگی خود را از دست می دهند. این کار در نهایت موجب فشرده شدن قطعه های فلزی به یکدیگر و فرسودگی آنها می شود. بنابراین لازم است تا از روان کننده های جامد کوچکتر و محکم تری استفاده شود.


    روانکارهای مایع نمی توانند تمامی ویژگی های مورد نیاز یعنی کاهش اصطکاک ، فشارپذیری بالا ، ایجاد مقاومت به خوردگی ، خنک کاری و ضد فرسایش بودن در موتور یا ماشین را داشته باشند. این موضوع تولید کنندگان را مجبور کرده تا برای اصلاح خواص از دیرباز افزودنی هایی به آنها بیافزایند. از سوی دیگر، نانوفناوری در زمینه های مختلف افق های جدیدی را پیش روی پژوهشگران باز کرده است. از این منظر، نانوافزودنی ها چنان خواص نوید بخشی نشان داده اند که منجر به تجاری شدن آنها شده است.


    داشتن سطح فعال نانومواد چالش هایی را هم به وجود می آورد که تمایل به تجمع ذرات مهمترین آنها است که برای برطرف کردن آن راهکارهایی اندیشیده شده است. پرداختن به استفاده از نانومواد و ساز و کارهای آنها از آن جهت بیشتر اهمیت پیدا می کند که در حال حاضر نتایج خوبی از نانو افزودنی ها در عمل حاصل شده است.


    پر مصرفترین و معروفترین روغن های روانکار، روغنهای موتور هستند که علاوه بر کاهش اصطکاک بین قطعات و جلوگیری از سائیدگی قطعات موتور، وظایف دیگری چون خنک کردن موتور، گرفتن ضربه ، انتقال ذرات ریز فلزات و گرد و خاک از داخل موتور به فیلتر روغن و جلوگیری از رسوب دوده در رینگها ، سوپاپها و غیره و تمیز نگاه داشتن قطعات موتور را نیز به عهده دارند . به منظور حصول به روانکار با خصوصیات مطلوب و مناسب برای هر کاربرد مشخص ، امروزه انواع افزودنیها با عملکردهای مختلف ، به روغن پایه افزوده میشوند . این افزودنیها میتوانند هر یک از وظایف بهبود روانکاری ، خواص ضد خوردگی و ضد اکسیداسیون ، گرانروی، پاک کنندگی و غیره را در ترکیب ، به عهده داشته باشند.


    امروزه کلیه روانکارها با پایه معدنی و یا با پایه سنتزی ، برای داشتن کارآیی مناسب و مطلوب ، نیازمند مواد شیمیایی دیگر یا در واقع افزودنیهایی هستند که بتواند خواص موردنظر را در آنها ایجاد نماید. این مواد شیمیایی سنتزی، ضمن این که خواص جدیدی به روانکار میدهند میتوانند برخی ویژگیهای موجود در روانکار را تقویت و از بروز برخی پدیدههای نامطلوب در سیستم روانکاری جلوگیری کنند.


    سازوکارهای عملکرد نانوافزودنی ها در روانکارهای مایع


    افزودنی هایی که در قدیم برای روانکارهای مایع به کار می رفت، موادی محلول در آن بود که تحت شرایط کاری در دما و فشار بالا دچار تخریب شده و لایه ای از فیلم ضد فرسایش بر روی سطوح درگیر به وجود می آورد. این مواد دارای عناصر فعالی (از نظر تریبولوژیکی) بوده که در آنها عناصری مانند P، S ، Cl ،Zn و N وجود دارد و می توانند در سطوح درگیر در اثر واکنش با ماده سازنده آن ، لایه ای محافظ تشکیل دهند . نخستین مرحله عملکرد آنها با جذب فیزیکی و یا شیمیایی در سرتاسر سطح فلز آغاز می شود و واکنش های شیمیایی تنها هنگامی که فرایند فرسایش رخ می دهد آغاز می شود . افزودنی های مونومری فشارپذیر معمولا یک تا پنج جزء از عناصری که ذکر شد را دارند و تا 5 درصد وزنی اضافه می شوند . می توان با افزودن ذرات ریز جامد و بهره گیری از موادی چون گرافیت، مولیبدن دی سولفاید (MoS2)، پلی تترا فلورو اتیلن ( PTFF )، الماس، فولرین (C60)، بورون نیترید (BN) و سایر فلزات ، اکسیدها و آلیاژهای آنها ، کاستی های روانکاری را برطرف کرد.


    به طور کلی سه ساز و کار را می توان بیان کرد :


    تشکیل لایه انتقال ، عملکرد بلبرینگی و تبدیل اصطکاک لغزشی به اصطکاک غلتشی و ساز و کار ترمیم با وارد شدن نانو ذرات به خلل و فرج به وجود آمده بر سطح اجزای درگیر و ایجاد سطحی صاف و صیقلی.





    شکل 1- سازوکار تشکیل لایه روانکار در مورد پلی تترا فلورو اتیلن


    سازوکار تشکیل لایه روانکار


    با حضور و پیشرفت نانوفناوری، روانسازی شتاب بیشتری گرفت. در این راستا نانوافزودنی هایی مانند بورات تیتانیوم، اکسید تیتانیوم، بورات روی، اکسید آهن ، کربنات کلسیم ، بورات منیزیم، نفتانات های زمین، نانوذرات آلومینیوم قلع، مواد پلیمری، سیلیکات های معدنی و... نیز مورد استفاده قرار گرفتند. سنتز نانوذرات برای استفاده به عنوان افزودنی در روان کارهای مایع به تنهایی کافی نیست زیرا نانوذرات دارای سطح فعال بسیار بالایی هستند که در آنها تمایل به تجمع ایجاد می کند. برای جلوگیری از تجمع، آماده و پایدارسازی نانوذرات، روش های گوناگونی وجود دارد. این کار با اصلاح و پوشش دهی سطحی و یا قرار گرفتن در یک بستر خنثی انجام می شود . در یک محیط مایع ، پایدارسازی دشوارتر است و این کار با کمک واکنش گرهای الکترون دهنده یا الکترون گیرنده انجام می شود . در بستر مایع حرکات کاتوره ای مولکول ها و کوچک بودن ذرات به پایداری آنها کمک می کند اما این مستلزم آن است که پوسته خارجی که سطح با آن اصلاح یا پوشش دهی شده است در مایع محلول باشد و بنابراین باید در یک محیط آبی از مواد آبدوست و در یک محیط آلی از مواد آبگریز استفاده کرد . نانو ذره جامد در هیچ کدام از این مایعات قابل حل نیست و به همین دلیل به جای استفاده از واژه هایی همچون محلول یا پراکنش، از عبارت "سامانه نانوکامپوزیتی مایع" در مورد آنها استفاده می شود.


    سازوکار عملکرد نانوذرات فلزات نرم در روانکارهای مایع


    یکی از کارکردهای مایعات روان کننده به ویژه آنها که در موتور خودرو استفاده می شوند خنک کاری است . روان کننده مایعی که حاوی نانو ذرات است یک نانوسیال است . یکی از خواص مهم نانو سیالات ، قابلیت انتقال حرارت بسیار بالای آنها است زیرا ذرات جامد ، هدایت حرارتی بهتری نسبت به مایعات دارند . برای مثال هدایت حرارتی آب برابرWatt/m K 0.613 است در صورتی که این مقدار در مورد نانوتیوب کربن در راستای طولی 2000 Watt/m.K است (یعنی 3000 برابر آب و10000 برابر روغن) . پارامتر کلیدی در هدایت حرارتی ، نسبت سطح به حجم است بنابراین ذرات نانو بیشتر از ذرات میکرو بر این قابلیت می افزایند.
    با توجه به قیمت بالا و فزاینده انرژی در جهان، استفاده از نانو افزودنی ها می تواند باعث صرفه جویی زیادی در مصرف انرژی ، کاهش آلاینده ها و حفظ محیط زیست شود.
    در زمینه روانکارهای مایع که در آن از نانوافزودنی ها استفاده شده ، سه ساز وکار ترمیم سطح ، ایفای نقش بلبرینگی و تشکیل فیلم پیشنهاد شده است. با این حال در مورد سازوکارهایی که این مواد عمل می کنند ، نیاز به تحقیقات بیشتری است زیرا نتایج بررسی ها نشان می دهد تطابق کاملی بین سازوکارهای ادعا شده توسط پژوهشگران و تولیدکنندگان وجود ندارد.


    برخی از نانوافزودنیهای روغن موتور موجود در بازار به شرح زیر می باشند:


    افزودنی حاوی نانوالماس ، افزودنی حاوی نانو فلوئور ، افزودنی حاوی نانو ذرات طلا ، افزودنی روغن موتور حاوی فولرین


    افزودنی روغن موتور حاوی فولرین


    عنصر کربن دارای ساختارهای گوناگونی از جمله کربن بی شکل ، گرافیت و الماس دارد. فلورین ساختاری جدید از کربن می باشد که به اسم Bucky ball نیز نامیده می شود و ساختاری کاملاً شبیه به توپ فوتبال دارد. فلورین ها مولکول های بسیار پایداری بوده و کاملاً کروی شکل می باشند که این امر سبب می شود بتوان از آن ها به عنوان افزودنی در روان کننده ها استفاده نمود.
    اندازه مولکول های فلورین بسیار کوچک و در حد چند نانومتر می باشد که سبب می شود آنها بتوانند در منافذ ریزسطح اصطکاکی وارد شده و لایه فلز- سرامیکی تشکیل دهند که سبب بهبود خواص اصطکاکی سطح بشود.
    مکانیسم عمل بدین صورت است که به علت شکل کروی و پایدار و مقاوم بودن آن، وقتی بین دو سطح درگیر قرار می گیرند به صورت بلبرینگهای کوچک عمل می نمایند و عمل لغزندگی سطح را از حالت لغزیدن دو لایه روان کننده بر روی همدیگر به حالت لغزش چرخشی در می آورند و ضریب اصطکاک را تا حد زیادی بهبود می بخشند.


    افزودنی روغن موتور حاوی نانو الماس


    نانوالماس نیز به عنوان یکی از جدیدترین و موثرترین این مواد نانوافزودنی روغن مطرح بوده است. ویژگیهای منحصر به فرد ذرات نانوالماس ، موجب شده انواع و گریدهای مختلف این ماده ، کاربردهای متنوعی را در بخشهای مختلف صنعت به خود اختصاص دهند. نانوالماس به عنوان افزودنی در پوشش های کامپوزیتی ، مواد ضد ساییدگی و ضد اصطکاک ، روغن های روان کننده و پلیمرها )ابر، پلاستیک و (...و همچنین به عنوان ماده کاربردی در عملیات داروسازی ، کاتالیستها و غیره استفاده می شود. پودر نانومتری الماس نوع جدیدی از پودرهای سنتزی نانومتری بسیار سخت(SuperHard) محسوب میشود. از بررسیهای میکروسکوپی انجام شده بر روی پودر نانومتری الماس مشخص شده است که ذرات پودر نانومتری الماس به صورت یک مجموعه (Cluster) بوده و شکل ذرات نانو الماس کروی است (شکل 2). در واقع، یک ذره الماس از یک هسته فشرده بلورین از جنس الماس و یک لایه سست خارجی حاوی انواع پیوندهای کربن - کربن و Heterobonds تشکیل شده است.




    شکل2- ذرات کروی نانو الماس




    30 درصد نانو اتمهای الماس روی سطح آن قرار گرفتهاند و همین مسئله خواص ویژهای به آن داده است. حداکثر اندازه تک دانههای نانوالماس 10 نانومتر و متوسط اندازه ذرات بین 4 تا 6 نانومتر است. همچنین بررسیهای انجام شده با استفاده از اشعه ایکس (XRD) بر روی پودر نانومتری الماس نشان میدهد که ذرات موجود در این پودر از جنس الماس با ساختار مکعبی میباشند. مطالعات مربوط به شناسایی کیفیت سطح پودر نشان میدهند که سطح ذرات با گروههای عامل پوشیده شده است که نوع و مقدار این گروهها در محصولات مختلف متفاوتند. این گروهها اغلب از نوع گروههای اکسیژنداری هستند که بر روی سطوح ذرات ، بار منفی ایجاد میکنند.


    پودر نانومتری الماس در هوا تا دمای ºC 500 و در خلاء یا محیط الکلی تا دمای ºC 1000 الی 1100 درجه سانتی گراد مقاوم است. دمای ºC 1100 دمای شروع تبدیلشدن الماس به گرافیت است. این پودر نانومتری الماس از نظر شیمیایی در برابر محیطهای اسیدی ، قلیایی ، مواد اکسیدکننده و حلالهای آلی در شرایط محیطی و دمای بالا مقاوم است. نتایج بررسی وضعیت ناخالصیهای احتمالی موجود در پودر نانومتری الماس نشان میدهد که میزان ناخالصی موجود در هر پودر نانومتری الماس به نوع آن پودر بستگی دارد و بر اساس شرایط فنی تولید بین 1 الی 3 درصد وزنی متغیر است. ناخالصیهای غیرکربنی که معمولاً شامل آهن، مس، کلسیم، سیلیکون، کروم، تیتانیم و همچنین مقادیر جزئی از سایر فلزاتی است که به نحوی در فرآیند تولید و تخلیص نانوالماس حضور دارند، معمولاً بر اساس خاکستر باقیمانده پس از سوزاندن تعیین میشوند. مواد کربنی غیر از الماس، ناخالصی محسوب نشده و ترکیبات مفیدی برای کاربردهای نانوالماس محسوب میشوند.


    نحوه عملکرد نانو افزودنی الماس در کاربرد بهبود روانکاری


    نحوه مصرف و عملکرد نانوالماس( شکل 3 ) در این کاربرد به این صورت است که پودر نانو الماس، به روغن موتور افزوده میشود و سوسپانسیون پایداری ایجاد میکند. نانوالماس موجود در روغن بر روی سطوح در تماس با روغن، لایهای تشکیل میدهد و دانههای فوقالعاده ریز آن در خلل و فرج سطح جای میگیرند و سطح کاملاً صافی را تشکیل میدهند. با اضافه نمودن پودر سیاه نانوالماس (0.5 درصد وزنی ) در روغن های روان کننده مایع، ضریب اصطکاک روان کننده کاهش می یابد . نانوالماس توزیع شده در روان کننده، لایه فیلمی بر روی سطح تماس ایجاد می نماید و نانوذرات منافذ ریز موجود بر روی سطح را پر می نمایند، علاوه بر آن نانوالماس به صورت ذرات کروی شکل و فوق العاده سخت می باشد که به صورت حرکت چرخشی عمل می نمایند. بنابراین با تبدیل حرکت اصطکاکی لایه ها بر روی هم به حرکت چرخشی، نانوذرات سبب کاهش قابل توجه اصطکاک میشوند.





    شکل 3 - نحوه عملکرد نانوالماس


    با توجه به تاثیر چشمگیر مصرف این افزودنی در بهبود عملکرد روانکار، کاهش اصطکاک، خوردگی و غیره، اهمیت این محصول در رابطه با مقوله های بحث برانگیزی چون کاهش مصرف سوخت و انرژی، بهبود راندمان و کاهش هزینه های تولید و همچنین مباحث کاهش آلودگی های زیست محیطی، امری کاملا مشخص و انکار ناپذیر می باشد. بررسی های انجام شده نشان می دهد با مصرف افزودنی حاوی نانو الماس در روغن موتور می توان علیرغم صرف هزینه بسیار کم اولیه، در هزینه های جاری مربوط به سوخت و روغن، تعمیرات و نگهداری و تعویض قطعات موتور خودرو صرفه جویی نمود.
    .
    [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]











  6. 3
  7. #4
    آسمون
    ناظـم سایـت
    تاریخ عضویت
    2012/11/06
    محل سکونت
    زیر چتر آسمون...
    سن
    27
    نوشته ها
    1,608
    3,143
    2,397

    Posticon (3) کاربرد فناوری نانو در پوشش خودروها

    .
    کاربرد فناوری نانو در پوشش خودروها

    در این مقاله به کاربرد فناوری نانو در رنگ و پوشش خودرو ها اشاره شده است . از جمله مزایای به کار گرفته شده فناوری نانو می توان به رنگ های خود تمیز شونده ، ضد لک ، خود تمیز شونده ، ضد خش و ... اشاره کرد ، که فناوری نانو علاوه بر زیبایی بخشیدن می تواند عمر محصول را بهبود بخشد . هم چنین در آخر به رنگ هایی که در حقیقت خودرو را به پیل سوختی تبدیل می کند اشاره شده است که البته این موضوع در حال تحقیق می باشد .



    مقدمه


    پوشش در مورد خودروها وقتی اهمیت می یابد که بارها خراشی روی سطوح خودرو ایجاد شده و باد کردن و پوسیدن و زنگ زدن بدنه را منجر می شود. پوششهای نانومتری باعث بهبود خواص مکانیکی روکش خودرو و مقاومت در برابر خش میشوند. افزایش مقاومت محصول در برابر عوامل محیطی، مقاومت به خوردگی، خراش و فرسایش از جمله این موارد به شمار می روند. چون پوشش های مورد استفاده برای اتومبیل تحت فشار و صدمات دائمی روزانه قرار می گیرند، در برابر همه این ناملایمات بایستی استحکام و مقاومت کافی را داشته باشند، از طرفی باید در برابر عوامل احتمالی شیمیایی مانند اسید، فضولات پرندگان و شیره یا رزین های درخت که چسبندگی زیادی از خود نشان می دهند و گرد و خاک و دوده نیز مقاوم باشند و شفافیت خود را حفظ نمایند. صدمات فیزیکی مانند برخورد سنگ و سنگ ریزه، نور آفتاب و عوامل محیطی، رطوبت، درجه حرارت و ... نیز به رنگ وارد می شوند که بایستی رنگ در برابر عوامل ذکر شده نیز مقاومت کافی را از خود نشان دهد. در کنار تمام ویژگیهای ذکر شده جاذبه رنگ خودرو برای جلب توجه مشتری به محصول اهمیت زیادی دارد و بایستی دقت خاصی در اعمال آخرین پوشش بدنه خودرو اعمال شود. به ندرت دیده شده که مجموعه خواص حجمی و سطحی مورد نیاز را بتوان با انتخاب یک ماده تامین کرد. لذا ممکن است ترکیبی از دو یا چند پوشش که پوشش تلفیقی نامیده می شود مطلوب باشد. پوشش ها معمولا ساختارهای چند لایه ای هستند که متشکل از لایه زیرین و لایه میانی و لایه نازک رویی هستند. در بعضی از موارد به عنوان مثال پوشش خودرو، این ساختارها می تواند از چهار تا شش لایه متغیر باشد. هر لایه پوشش کار خاصی را انجام می دهد و البته کار آن ها توسط لایه های دیگر در ساختار تحت تاثیر قرار می گیرد.





    شکل1 – لایه های مختلف پوشش خودرو


    سطوح، در واقع اجزایی هستند که از نظر شیمیایی فعال بوده و به منظور تقویت ویژگی های سطحی خاص می توان به وسیلة سایر عوامل مانند عوامل شیمیایی و پلیمرهای طراحی شده آنها را بهبود بخشید . روش های بهبود دهی می تواند سطوح بی اثر را به آسانی از نظر شیمیایی فعال نماید و این در واقع هنر فناوری نانو می باشد . برخی نانوروکش ها نیز ویژگی های خاصی مانند خود – بهبودی و مقاومت در برابر خوردگی و خش را دارا خواهند بود.
    اکثر پوشش هایی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند ، اصطلاحاً "خاموش" هستند ، یعنی تنها قابلیت اعمال خاصیت اولیه خود را دارند بدون اینکه توانایی سازگاری با محیط و اصلاح خواص در اثر تغییر شرایط محیط را داشته و یا بتوانند عیب ها و نقایص بالقوه مانند مشکلات خوردگی را به کاربر اطلاع دهند. پوشش های مبتنی بر فناوری نانو، امکان دسترسی به قابلیت های چند منظوره را فراهم می نمایند؛ بدین معنی که می توانند حداقل دو ویژگی همزمان مانند مقاومت بالا در برابر خوردگی و آب گریزی یا ابرآب گریزی (در زوایای تماس 100 تا 170 ) را داشته باشند.

    روکش های ضد خراش ، ضد خوردگی برای خودروها :


    ساخت روکش های ضدخراش یا بادوام زیاد در مقابل تابش فرابنفش برای خودروها از جمله زمینه هایی است که کاربرد فناوری نانو در آن افزایش قابل توجه عملکرد محصول را به دنبال خواهد داشت و در همین زمینه تلاشهای مستمری به منظور شناخت راه های 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 در صنعت خودرو صورت می گیرد.
    شناخت عملکردهای جدید روکش ها که به واسطه استفاده از نانومواد به دست آمده ، امکان توسعه کاربردهای جدید را فراهم کرده است. مزیت ویژه نانوروکش ها این است که امکان تنظیم مستقل سختی و ویژگی های سایشی روکش را با ترکیب کردن عناصر و ساخت لایه های نانومتری فراهم می آورد. اصلاح رنگ ها به وسیلة 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 می برد.





    شکل 2 - نانوروکش های خود تمیزکن و مقاوم در برابر خراش که به وسیلة شرکت Nissan توسعه یافته اند .


    شرکت نیسان اولین شرکتی است که مدل های خود را با رنگ های ساخته شده از مواد خودتعمیرکننده پوشش داده است.
    شرکت تولیدی Daimler Chrysler رنگ جدیدی موسوم به "نانورنگ" را به بازار ارائه نموده است که مقاومت به خراش آن، حداقل سه برابر رنگهای معمولی است.
    شرکت فوق، چهارسال برای دسترسی به رنگ جدید تحقیق نموده و شرکت مرسدس بنز، اولین سازندة اتومبیل است که از آن استفاده خواهد نمود. قیمت این رنگ نسبت به انواع قبلی تفاوتی نخواهد داشت. رنگهای اتومبیل معمولی، پوشش براقی دارند که از زنجیرههای کربنی طولانی ساخته شده است. اما "نانورنگ" از ذرات سرامیکی، معدنی ساخته شده است که میتوانند به شدت متراکم شده و مقاومت رنگ در مقابل خراش را بسیار بالا ببرند.







    شکل 3 – یک در خودرو که سمت چپ آن با نانو رنگ و سمت راست آن با رنگ معمولی رنگ شده است . تفاوت رنگ ها پس از 60 بار شست و شو به وضوح قابل مشاهده است .


    استفاده از فناوری نانو در سیستم رنگ اتومبیل های بنز


    در کشور های اروپایی %90 از خراش های بدنه خودرو ها در کارواش بوجود می آید . از این رو از سیستم رنگ نانویی مرسدس بسیار استقبال شده چون نه تنها در کارواش بلکه این نوع رنگ در مقابل سائیدگی های مختصر نیز مقاوم است .
    نکته بسیار جالب این تکنولوژی رنگ آمیزی این است که حتی در تصادفات شدید اگر بدنه ضربه ببیند و از فرم اولیه خود خارج شود باز هم این رنگ بسیار مقاوم سالم میماند و نمی تکد ! پس شما بعد از تصادف فقط کافیست خودروتان را صافکاری کنید و دیگر نیازی به نقاشی مجدد نیست !
    شکل 3 تصویر یک مرسدس کلاس M است که در موسسه NCAP (معتبر ترین مرکز تست ایمنی خودرو در جهان ) در شرایط شبیه سازی شده تصادف از بغل قرار گرفته است . اگر به طور دقیق به تصویر نگاه کنید خواهید دید که بر اثر این تصادف حتی قسمت کوچکی از رنگ بدنه هم نتکیده !






    شکل 4 – تصویر یک مرسدس کلاس M است که در موسسه NCAP در شرایط شبیه سازی شده تصادف از بغل قرار گرفته است .


    روکش های ضد لک ، خود تمیز شونده برای بخش های مختلف فلزی خودرو :


    این فناوری به منظور جلوگیری از باقی ماندن لک و کثیفی روی فلزات طراحی شده است. در این شیوه از لایه نانوکامپوزیتی نازکی برای حفظ جلوه ظاهری فلز استفاده می شود. به این ترتیب و با عامل دار کردن هوشمند سطح فلز، تمیز کردن آن هم به مراتب آسان ترخواهد بود.


    این نوع روکش برای پوشاندن سطح فولاد ضدزنگ ، مس ، برنج و سایر قطعات فلزی خودرو مناسب است ولی برای سطوح شیشه ای مناسب نیست. از طرفی آن را با روش های ساده ای مانند اسپری کردن یا غوطه ور ساختن به کار می گیرند که علاوه بر حفظ شفافیت یا مات بودن، در برابر اسیدها و بازها مقاومت شیمیایی بالایی دارد ودر نتیجه خواص آنتی باکتریال یا محافظت در برابر خط کشیده شدن را نیز خواهد داشت. بنابراین با این فناوری، اثرانگشت 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 سریع تر انجام می شود و اثر انگشت ها را به راحتی و حتی با یک دستمال یا حوله خشک می توان پاک کرد ، به طوریکه هیچ اثری از آن باقی نماند.


    رنگ های جلا دهنده :


    با پوشش دادن بدنه اتومبیل به وسیله نانو ذرات طلا می توان براقیت بدنه اتومبیل را دوام بخشید. این خاصیت که (Color-flop effect) نام دارد ، باعث می شود تا ناحیه روشن به دلیل بازتاب نور از ذرات آلومینیوم، قرمز روشن دیده شود و چون در ناحیه سایه تقریبا بازتاب نداریم به همین دلیل تیره رنگ به نظر می رسد. با کمک این فناوری در نانو تکنولوژی، نواحی زاویه دار بدنه اتومبیل مدور به نظر می رسند. ضخامت این ترکیب نانو حدود 10 تا 30 نانومتر است. این ماده خمیری شکل است و از دولایه تشکیل شده است. لایه اول شامل ذرات برگچه ای شکل آلومینیوم که به عنوان آستری بر روی فلز به کار برده می شود. لایه دوم که همان نانو ذرات طلا هستند که بر روی آستری اعمال می شود.
    با نانو تکنولوژی بدون آنکه جنس بدنه اتومبیل و قالب های آن را تغییر دهیم، تنها با Nanolaminate (پوشاندن سطح اتومبیل با مواد نانو ذرات طلا) با هزینه ای بسیار اندک جلوه، زیبایی و دوام رنگ اتومبیل را افزایش می دهیم.


    رنگ های رسانا


    نانوذرات با اندازه های مختلف، نورهایی با فرکانس های متفاوت ساطع می کنند. لذا، می توان از آنها برای تولید رنگ های گوناگون استفاده کرد. کاربرد جالب توجه در این بخش، استفاده از نانولوله های کربنی در رنگ است. فیبریل ها ، ساختارهای ویژه ای هستند که از نانولوله های کربنی ساخته می شوند (استوانه هایی متشکل از 8 لایه گرافیتی که از فاز بخار به عمل می آیند) و خاصیت رسانایی بالایی دارند. کاربرد فیبریل ها در رنگ، باعث رسانایی آن می شود و می توان از آن برای رنگ کردن خودرو به روش قطره های باردار شده استفاده کرد (روش رنگ الکترواستاتیکی). در این روش، رنگ و قسمت هایی را که قرار است رنگ شوند، باردار می کنند تا جاذبه الکتریکی بین آنها باعث جذب رنگ شود. به این ترتیب، کارآیی رنگ، چه از لحاظ کیفیت و چه از لحاظ کمیت (میزان رنگ مصرفی) ارتقا می یابد.


    رنگ محافظ خودرو


    شرکت Eurochem Auto Chemicals آخرین توسعه خود در زمینه محافظ رنگ خودرو را اعلام نموده است. سیستم بسیار پیشرفته فناوری نانوی P.T.F.E Polyglasplexin یک راه حل منحصر به فرد برای دفع دوده جاده، آلودگی، اسید حشرات، فضله پرندگان، مواد رادیواکتیو جوی، و بدتر از همه، تمام نور ماورای بنفشی است که باعث میشوند رنگ خودرو به تدریج از بین برود. چنین سیستمی قبلا هرگز در صنعت اتومبیل وجود نداشته است و این شرکت مطمئن است که یک محصول بسیار ضروری برای شبکه بازار و فروشندگان خودرو را تهیه کرده است NanoSeal 66 با دارا بودن یک لایه مولکولی ثابت ، علاوه بر بهبود کیفیت ظاهری رنگ، از آن محافظت مینماید. این سیستم پیشرفته محافظتی، از یک پلیمر پیشرفته و نانوذرات پوشاننده آب تشکیل شده است که در ترکیب باهم یک سری ویژگیهایی ایجاد مینمایند که قبلاً در صنعت محافظت از رنگ خودرو دیده نشده است. این روکش، رنگ خودرو را شفاف نگه میدارد، از آسیبهای ایجاد شده توسط نور ماورای بنفش و نمک محافظت مینماید ، باعث میشود شما یک ماشین زیبا داشته باشید و هرگز نیاز به براق کردن نداشته باشید. Eurochem چنان از کیفیت محصول خود اطمینان دارند که یک گارانتی مادامالعمر برای این محصول ارائه میکنند. در حال حاضر، نگهداری اتومبیل بسیار آسانتر از قبل است. آب و صابون به سرعت آلودگی را از روی سطح رنگ شده جذب کرده و به راحتی میتوان با استفاده از شیلنگ آب، آنها را از سطح شست. این شرکت همچنین یک تمیزکننده بدون آب PTFE برای دفع آلودگی و دوده تولید کرده است که استفاده از آن راحت بوده وسازگار با محیط زیست میباشد .


    نانو رنگ های آینده :


    از جمله تحقیقاتی که در مورد نانو رنگ ها صورت می گیرد ، رنگهایی است که نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند . آقای هارتموت برستینگ، یکی از محققین در آلمان اظهار داشت: "ما در پی یک پوشش خورشیدی هستیم که بصورت رنگ بر روی سطوح پاشیده شود. هدف ما، تبدیل بدنة اتومبیلها به پیلهای خورشیدی بزرگ و متحرک است."
    طرز کار چنین رنگهایی بدین صورت است که مولکولهای رنگ قرمز، نور خورشید را جذب نموده و الکترون آزاد میکنند. این الکترونها سپس به نانوذرات دی اکسید تیتانیوم و یونهای یُد، که یک باتری ساده را تشکیل میدهند، متصل میشود.
    مرکز تحقیقات شرکت فوق اخیراً نشان داده است که ایده فوق بر روی صفحات فلزی کوچک، قابل اجرا است و آقای پرستینگ بیان داشت که دسترسی به اتومبیلهایی با رنگ حساس به نور در چند سال آینده امکانپذیر است. چنین اتومبیلهایی، باعث کاهش فشار وارد بر موتور شده و مصرف سوخت آن را کاهش میدهند. انتظارات بلند مدت صنایع خودرو از نانوتکنولوژی عبارتند از دسترسی به اتومبیلهایی که با یک اشاره انگشت، تغییر رنگ داده یا شکل آنها بر حسب شرایط تغییر یابد. محققین معتقدند که دسترسی به خودرویی که تغییر رنگ داده یا شکل بدنه آن قابل تغییر باشد، امکانپذیر میباشد.






    • 1 - محسن نهاوندی (نویسنده اول) - دانشجوی دکتری تخصصی - مهندسی فناوری نانو - دانشگاه شیراز دانشکده مهندسی بخش مهندسی مواد
    .
    [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]











  8. 4
  9. #5
    آسمون
    ناظـم سایـت
    تاریخ عضویت
    2012/11/06
    محل سکونت
    زیر چتر آسمون...
    سن
    27
    نوشته ها
    1,608
    3,143
    2,397

    کاربرد فناوری نانو در منسوجات خودرو

    .
    کاربرد فناوری نانو در منسوجات خودرو

    یکی از مهمترین قطعات موجود داخلی خودرو پوششهای پارچه ای می باشد. پارچه های مورد مصرف درخودروها علاوه بر اینکه به عنوان یک قطعه تزئینی باعث جذب مشتری در نگاه اول می شود با اطلاع و به کارگیری از توانمندیهایی که نانو در پارچه های مورد مصرف در خودرو می تواند داشته باشد باعث افزایش رضایت مندی مشتری در طول استفاده از خودرو خواهد شد. که البته هرکدام از این ها در یک مرحله می باشند که یکی از این موارد که وارد بازار هم شده است منسوجات خود تمیز شونده می باشد که در زیر کاربردهای نانو در منسوجات خودرو آورده شده است .



    به کار گیری منسوجات نانویی در صنعت خودرو


    منسوجات مورد استفاده در یک خودرو بخش هایی از داشبورد ، سقف کابین ، پوشش و بالشتک صندلی ها، پانل های داخلی برای درها و ستون ها ،کمربند ایمنی ، کیسه هوا ، فیلتراسیون هوا ، طناب تایر ، روکش طاقچه عقب ، پوشش یا موکت کف و بخش های تزیینی را شامل می شود . از جمله عوامل مؤثر در ایجاد فرسایش این قطعات تزئینی می توان به گرد و غبار، آلاینده های هوا ، چربیها ، عرق دست ، مایعات و غیره اشاره کرد . از طرفی رشد و نمو باکتریها در اثر استفاده روزمره باعث بروز و شیوع بعضی از بیماریها می شود که از میان آنها می توان باکتریهای مولد اسهال ، التهاب روده ، بیماریهای گوارشی ، عفونت سیستم ادراری و عفونتهای ریوی را نام برد. به کمک فناوری نانو ، منسوجات خودرو دارای خواص منحصر به فردی می شود که در ادامه به طور خلاصه آورده شده است.
    منسوجات نانویی در کاهش وزن ، جذب سروصدا وعایق کردن بسیار موثر خواهد بود. همان طور که می دانیم ویژگیهای اصلی مورد نیاز برای افزایش ایمنی زیبایی و راحتی داخل خودرو عبارتند از:
    مدیریت خوب انتقال گرما و بخار آب ، ضدلک بودن و قابلیت تمیزکردن ساده ، ضد حساسیت پیرایش ، مقاومت در برابر اشتعال ، جذب رطوبت ، دافع ذرات خاک ، تصفیه وفیلتراسیون هوا ، خواص ضد میکروبی وضد باکتری ، ضد بو ، ایمن در مقابل امواج ، خواص آنتی استاتیک ، کاهش نویز ، مقاومت در برابر پارگی وسایش ، بهبود کارایی صوتی و مقاومت دربرابرUV .
    به علاوه استفاده از منسوجات ، به خصوص مواد طبیعی به دلیل قابلیت بازیافتشان بسیار مطلوب است ، منجر به کاهش وزن خودرو با جایگزین کردن بسیاری از ساختارهای دارای سطح سخت متعارف میشود . سهم منسوجات در خودروهایی با وزن متوسط در حال حاضر حدود 25 کیلوگرم است و انتظار میرود تا سال 2020 به 35 کیلوگرم افزایش یابد که با در نظر گرفتن کاهش وزن در مجموع حداکثر 30 کیلوگرم از وزن خودرو را در بر دارد . پارچههای سنتی مورد استفاده برای فضای داخلی خودرو با چندین چالش عمده مانند حفاظت از گرد و غبار و خاک، تهویه، دوام و سایش و مقاومت در برابر آتش مواجه هستند که همه آن موارد، پارچههای جدید با فناوری بالا و ارائه پیشرفته و یا ویژگیهای جدید را میطلبد. توسعههای حاصل از فناوری نانو ممکن است راهحلهای نوینی پیشنهاد کند و ملزومات با کارائی چندگانه را ارائه کند.


    1- خاصیت خودتمیزشوندگی:


    فناوری نانو در پارچه با نانو ذرات دی اکسید تیتانیم خاصیت خود تمیز شوندگی را ایجاد کرده است. پارچه های خود تمیزشونده با الهام گیری از برگ لوتوس یا نیلوفر آبی در طبیعت آغاز شد این گیاه در آب گل آلود می روید اما برگهای آن پس از بیرون آمدن چند متر بالاتر از سطح آب قرار می گیرد قطرات آبی که بر روی یک نیلوفر آبی قرار می گیرند تلالو عجیبی دارند و آب باران آلودگی ها را به سادگی از سطح گیاه می زداید ویلیام بارتلات کاشف اثر نیلوفر آبی از دانشگاه بن آلمان می باشد ویژگی قابل توجه برگ نیلوفر آبی برای تمیز ماندن ، الگویی برای توسعه مواد خود تمیز شونده به شمار می رود اثر خود تمیز شوندگی نیلوفر آبی از آبگریزی شدید سطح این گیاه نشات می گیرد آبگریز بودن و آبدوست بودن یک ماده به وسیله زاویه تماس بین ماده مذکور و سطح آب تعیین می گردد به عقیده بارتلات این اثر از تر کیب دو خصوصیت در سطح برگ این گیاه مومسانی و برآمدگی های میکروسکوپی سطح آن ایجاد می شود وی دریافت که تنها ویژگی مومسانی این برگها باعث آب گریز بودن آنها می گردد در این برگها قطرات آب به شکلی قرار می گیرند که کمترین سطح تماس را با سطح برگ داشته باشند آب بر روی یک ماده آب دوست تر بر روی سطح برگ پخش می شود تا سطح تماس بیشینه شود برای یک سطح آب دوست زاویه تماس کوچکتر از 30 درجه است در حالی که زاویه تماس یک سطح آب گریز ، بزرگتر از 90 درجه است علاوه بر این وی کشف کرد که برآمدگی های بی شماری این مساله را تشدید می کند و موجب می شود که سطح نیلوفر آب گریز باشد قطرات آب بر روی چنین سطحی به صورت قطرات کوچک تقریبا کروی در می آیند که سطح تماس بسیار کوچکی دارند و به سهولت بر روی سطح می غلتند آب همانند شخصی که بر روی بستری از میخ دراز کشیده باشد بر روی نوک بر آمدگیها می نشیند هوای گیر افتاده بین آب و سطح برگ در فضاهای اطراف برآمدگی ها زاویه تماس را افزایش می دهد و ایجاد یک سطح آب گریز بر روی آن می کند به همین علت برگ گیاه نیلوفر آبی، پوست سوسک و بال حشرات همیشه تمیز باقی می مانند زیرا ناهمواریهای بی نهایت کوچک روی سطوح آنها مانع از چسبیدن ذرات گرد و خاک به این سطوح شده و کوچکترین بارشی سطح آنها را پا کیزه می کند.





    شکل 1 - منسوجات فعال نانویی، از طریق حذف خاک با آب دارای قابلیت خودتمیزکنندگی هستند (اثر لوتوس)


    تکنیک های نانویی جدید ، با استفاده از نانومواد، نظیر نانو پلیمرهای فلوئوروکربن متصل به سطح پارچه شده ، به وسیله ی فرایند خشک یا مرطوب (فرآوری پلاسما )، از طریق ممانعت از اتصال آلودگی، آب و روغن به پارچه، به تمیز نگه داشتن پارچه کمک می کند. استفاده از فرایند خشک مزایای افزوده ای چون مصرف انرژی کمتر و سازگاری زیست محیطی بیشتری را نسبت به فرایند مرطوب شامل می شود.


    2- خاصیت خود اطفائی یا ضد آتش:


    بر اساس استاندارد ضد آتش کردن الیاف به معنای شعله ور نشدن در هنگام آتش سوزی است، به عبارت دیگر الیاف ضد آتش در هنگام آتش سوزی بدون شعله ور شدن جمع شده، به صورت پودر درآمده و فرو می ریزد.
    در مقایسه با نانو کامپوزیت های ترکیبات هالوژن – آنتیموان و فسفر – برم ، که علاوه بر داشتن محدودیت عملکرد دارای پیامدهای زیست محیطی ، نانو کامپوزیت های حاوی رس اصلاح شده آلی (montrillonite) توزیع شده در ماتریس پلیمری انتخابی توجه فراوانی به خود جلب کرده اند . آن ها هم چنین در غلظت کم (w/w5 درصد یا کم تر) هم موثرند . با وجود این کارشناسان بیان می کنند که در حال حاضرکلوئیدال پنتاکسید آنتیموان ، خاک رس و کربن نانولوله ها بسیار گرانتر از رو شهای سنتی هستند و به میزان قابل توجهی ویژگی بالاتر از حفاظت را ارائه نمی کنند. بنابراین، حتی اگر آنها سازگارتر با محیط زیست هستند، استفاده از آنها در حال حاضر مختل است. بهبود عملکرد بیشتر و یا کاهش هزینه ها (یا هر دو) به احتمال زیاد این وضعیت را تغییر می دهد.


    3- خاصیت مقاومت در برابر نفوذ آب:


    تار و پود این پارچه ها از فیبرهای پلی استری آغشته شده به میلیونها رشته سیلیکونی ساخته شده است علت اینکه قطرات آب بر روی این پارچه می ماند این است که لایه ای از نانو رشته های سیلیکونی که به لحاظ شیمیایی بسیار هیدروفوبیک هستند وجود دارد ساختار میخ مانند این رشته تارهای 40 نانومتری موجب شده که قدرت غشاء ممانعت کننده از ورود آب ، بیشتر شود بنابراین ترکیب سطح هیدروفوبیکی و ساختار نانویی غشاء سیلیکونی زمینه ساز قدرت خارق العاده این پارچه ها در دفع قطرات آب شده است همچنین در تولید این پارچه ها دانشمندان از ساختار بدن برخی از حشرات همچون عنکبوتها که می توانند بدون خیس شدن روی سطح آب قرار گیرند الهام گرفته اند و لایه هایی از هوا در بین نانو رشته های سیلیکونی قرار داده اند که این لایه ها " پلاسترون" نامیده شده و در تقویت خاصیت ضد آبی پارچه نقش به سزایی دارد.


    4- خاصیت رسانایی:


    با استفاده از نانو ذرات نقره ، پارچه های رسانایی تولید شده است که قادر است از دمای بدن الکتریسیته تولید کند و آنرا به صورت سیگنالهای قلب علائم حیاتی انسان را ثبت کند ، این خاصیت در پارچه تولید شده کاربردهایی چون محافظت در برابر سرما و گرمازایی را نیز دارد.


    5- خاصیت ضد عفونی کنندگی / ضد میکروبی / ضد باکتری:


    نانو نقره نیز یکی از موثرترین محصولات نانو تکنولوژی است که به داشتن خصوصیات آنتی باکتریالی مشهور بوده و به عنوان یک کاتالیست قادر است بیش از 650 گونه باکتری ، ویروس و قارچ را از بین ببرد نانو نقره در عین دارا بودن چنین خصوصیاتی در تماس با پوست انسان ایجاد حساسیت نمی کند با استفاده از نانو نقره می توان خصوصیات منحصر به فردی را به منسوجات بخشید ذرات یون نقره در مقیاس نانو خواص ضد عفونی کننده یا آنتی باکتریال دارند خواص ضد عفونی کنندگی نقره از گذشته نیز شناخته شده بود مثلاً قرار دادن ظروف نقره ای بر روی جراحات زخمیان جنگ ها ، نگه داری شیر و لبنیات در ظروف نقره ای از نمونه های خواص آنتی باکتریال نقره است. اما کوچک شدن ذرات یون نقره موجب افزایش سطح نقره و افزایش واکنش پذیری آن می شود یعنی با کاهش قطر ذرات از 75 نانومتر به 3 نانومتر قدرت باکتری کشی آن به شدت افزایش خواهد یافت ، پوشش دادن الیاف پارچه ها با نانو ذرات نقره موجب ایجاد خواص ضد عفونی کنندگی در پارچه ها می شود بدین ترتیب باکتریها و قارچها امکان رشد و تکثیر نمی یابند و از به وجود آمدن قارچ پوستی و رشد آنها جلوگیری می کنند این ویژگی در مورد لباسها و پوششهایی که بیشتر در معرض عرق کردن هستند مانند جوراب و کفش موجب می شود که این لباس ها و پوشش ها علیرغم عرق کردن بو نگیرند همچنین چون در تولید آن از هیچ گونه ماده شیمیایی استفاده نشده است برای پوست انسان عوارضی ندارد و حساسیت نمی دهد.


    6- خاصیت محافظت در برابر پرتوهای ماوراء بنفش:


    پوشش هایی که با یک لایه نازک از نانوذرات اکسید روی پوشیده شده اند بیشترین حفاظت را درمقابل پرتوهای ماوراء بنفش از خود نشان می دهند افزایش و توسعه تجهیزات الکترونیکی و سیستمهای بی سیم در چند دهه اخیر آسیب پذیری را به واسطه تداخل امواج الکترومغناطیسی ایجاد کرده است . استفاده از ابزارهای الکترونیکی در زمینه ارتباطات در حال افزایش است و به همین دلیل فرکانس عملیاتی و تجمع امواج نیز صدمات جبران ناپذیری در زندگی ما انسان ها به همراه خواهد داشت پارچه های ضد امواج الکترومغناطیس با استفاده از نانوذرات آهن باعث کاهش شدت این امواج می شود مواد پارامغناطیس مانند آهن و سرب نقش بسیار مهمی در خنثی کردن اثر امواج الکترومغناطیسی دارند. محققان امیدوارند با تولید پارچه های ضدامواج الکترومغناطیس میزان ابتلا به بیماریهای ناشی از امواج الکترومغناطیسی را در انسان ها کاهش دهند ضمن آنکه منسوجات تولید شده در تولید کیف موبایل ضد امواج و کیف کارت بانکهای اعتباری نیز قابل استفاده است.
    پوشش پارچه ای فعال شده با نانوآلومینا ، سیلیکا و اکسید روی به وسیله صنعت خودرو برای حفاظت پارچه از صدمات ماوراء بنفش آزمایش شده اند . باز هم باید روش کپسوله کردن نانوذرات، برای تضمین اینکه پوشش در بازه عمر خودرو پایدار بماند ، پیدا شود .


    7- جذب رطوبت :


    پارچه هایی با خواص جذب رطوبت و تعرق به ویژه برای رانندگی راحت با ارزش هستند . نتایج موفقی به وسیله ی پوشش پارچه با پوشش آبدوست نانوذرات TiO2 یا به وسیله ی فرآوری پلاسمای پارچه های نبافته با ارائه سطح مورد نظر با عملکرد مناسب، به دست آمده است . این کاربرد هنوز در نساجی صنعت خودرو استفاده نشده است اگرچه احتمالاً در مراحل تحقیقاتی است.3


    8- تصفیه و فیلتراسیون هوا :


    کیفیت هوای درون ماشین برای راحتی و رفاه راننده و مسافران مهم است . فیلترها باید موادی نظیر گرده ها ، هاگ ها ، مواد مضر و گرد و غبار ، که می تواند منبع بیماری و آلرژی باشند را حذف کنند . فیلترهای جدید با استفاده از نانو الیاف در مقایسه با محصولات معمولی ، پتانسیل ارائه قابلیت های برتری را مانند مساحت سطح بزرگ دارند درحالی که تخلخل را برای حذف مواد مضر و تا حد زیادی بهبود کیفیت هوا و ایمنی حفظ کنند. با این حال ، در حال حاضر نانو الیاف هزینه های سنگین برای چنین کاربردهایی دارد.





    شکل 2 – روند ورود منسوجات نانویی به بازار


    9- مقاومت در برابر پارگی و سایش :


    نانو ذرات اکسید روی ، آلومینا ، سیلیکا و نانولوله کربنی برای بهبود مقاومت پارگی و سایشی هستند . آنها می توانند با بسیاری از پیش ماده های پلیمرهای الیاف مانند پلی استایرن ، پل یپروپیلن ، و یا پی وینیل الکل قبل از ریسندگی یا متناوبا مخلوط شوند .


    این ویژگی ها می توانند با هم ترکیب شده و منسوجاتی با ویژگی های متعدد و مزایایی از نظر هزینه و یا سادگی فرآیند فراهم آورند . بخش عمده ای از این فعالیت در سطح توسعه و تحقیق باقی مانده است اما برخی از منسوجات فعال نانویی به بازار رسیده اند .



    1 - محسن نهاوندی (نویسنده اول) - دانشجوی دکتری تخصصی - مهندسی فناوری نانو - دانشگاه شیراز دانشکده مهندسی بخش مهندسی مواد
    .
    [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]











  10. 1
  11. #6
    آسمون
    ناظـم سایـت
    تاریخ عضویت
    2012/11/06
    محل سکونت
    زیر چتر آسمون...
    سن
    27
    نوشته ها
    1,608
    3,143
    2,397

    کاربرد فناوری نانو در شیشه و آیینه خودرو

    .
    کاربرد فناوری نانو در شیشه و آیینه خودرو

    این مقاله به بررسی توانایی هایی که به واسطه استفاده از فناوری نانو در شیشه های خودرو به آن دست پیدا می شود پرداخته است . که کاربرد نانو فناوری در آن ها از خواص ضد مه ، خودتمیزشونده و ... شروع و موارد بسیار پیشرفته را مانند شیشه هایی کاملا هوشمند که بیشتر در مرحله تحقیقاتی می باشند در بر می گیرد .

    1- روکش های ضد لک و خود تمیز شونده برای شیشه خودرو :


    بروز تصادفات به علت عدم دید مناسب و کافی، به خصوص در شرایط جوی نامساعد مانند باران و گرد و غبار، نیازمندی صنعت خودرو را به ایجاد شیشه ها و آینه های ضدلک در خودرو ایجاد کرده است. با ظهور فناوری نانو، نه تنها در مورد خودروهای در حال ساخت این امکان فراهم شده است، بلکه روکش های مخصوص این امر نیز برای به کارگیری در مورد خودروهای موجود، ساخته شده است.
    این نوع روکش روی شیشه خودروها موجب دفع آب و ذرات گرد و غبار شده و به راحتی می توان سطح آن را تمیز کرد. این روکش همچنین ضدسایش بوده و علاوه بر مقاوم بودن در برابر پرتوهای فرابنفش، از دوامی طولانی برخوردار است. عمر این محصول روی شیشه جلوی خودرو تا پنجاه هزار کیلومتر و روی شیشه پنجره هایی که در جهت حرکت ماشین قرار ندارند تا پنج سال می رسد.
    Nanoprotect AG ، محصولی است شفاف و منحصر به فرد که در شرایط استفاده معمولی ، این محصول میتواند تا طی کردن یک مسیر 80 هزار کیلومتر، تأثیر خود را بر روی شیشه خودرو حفظ کند. این محصول با ایجاد یک سطح شیشهای دافع آب و نچسب ، قابلیت دید راننده خودرو را در هوای بارانی یا برفی بهبود میبخشد. این محصول اغلب با کارایی بالای خود، خودرو را از برفپاککن شیشه جلو بینیاز میکند. در معمولترین شرایط محیطی ، Nanoprotect AG معمولاً تا دو سال و یا طی مسافت 30 هزار کیلومتر ، قادر به حفظ کارایی خود بر روی شیشه خودرو است ؛ اما در آزمایشی که اخیراً انجام گرفته ، در بدترین شرایط محیطی موجود در کانادای شرقی ، دوام این محصول 80 هزار کیلومتر است . میتوان از Nanoprotect AG برای حفاظت شیشههای بیرونی خودرو؛ یعنی پنجرهها ، شیشه جلو ، آینههای بیرونی ، سقفهای شیشهای و چراغهای جلوی خودرو بهره گرفت.
    این محصول هنگام رانندگی در بارندگی، باران و برف را بر روی شیشه خودرو بهصورت قطره درآورده، قابلیت دید را به شکل چشمگیری بهبود میدهد . بهبود قابلیت دید راننده در جادههای خیس به معنی افزایش سرعت واکنش راننده در زمان وقوع یک حادثه غیر منتظره است ؛ از این رو بهکارگیری این محصول به امنیت بیشتر سرنشینان خودرو خواهد انجامید.


    دوام Nanoprotect AG بالاست ؛ زیرا این محصول بهصورت شیمیایی به شیشة خودرو اضافه گشته، وضوح بافت سطح را نیز تغییر نمیدهد. شیشههای خودرویی که این محصول را دارند، نچسب هستند ؛ به همین دلیل گرد و خاک ، چربی ، روغن ، قیر ، حشرات مرده و شیرههای گیاهیای که بر روی شیشه انباشته میشوند ، بهآسانی قابل حذف و پاکسازی هستند.


    2- روکش های فتوکرومیک برای شیشه خودرو :


    عدم دید کافی به هنگام حرکت در خلاف جهت تابش آفتاب، به خصوص در کشورهای آفتاب خیز، از جمله دلایل بروز حوادث جاده ای می باشد . فناوری نانو توانسته است به رفع این مشکل کمک کند.
    استفاده از روش های کلوئیدی برای تهیه نانوذرات حساس به نور به همراه روش های سل- ژل، توانایی بالقوه زیادی برای طراحی و تهیه مواد فوتوکرومیک دارد به طوریکه با این روش ایجاد هر شکلی از این مواد ، از جمله فیلم های نازک برای به کارگیری روی شیشه خودروها امکان پذیر است. خواص نوری پوشش های فتوکرومیک در اثر تابش نور تغییر کرده و برای بهینه سازی مصرف انرژی داخل خودرو مورد استفاده کاربرد دارند. نانو ذرات WO3 برای ساخت این پوشش ها کاربرد دارد .


    3- لایه های الکتروکرومیک آینه ها و شیشه ها :


    استفاده از یک حسگر در آینه عقب خودرو برای تشخیص نورهای ضعیف و تنظیم آن به هنگام مورد نیاز برای کنترل نور خیره کننده خودروهای پشتی توسط حسگر از جمله کاربرد این لایه های الکتروکرومیک می باشد









    شکل1 – لایه های الکتروکرومیک در آیینه عقب خودرو


    بسیاری از اکسیدهای عناصرفلزی واسطه از جمله تنگستن، مولیبدن، وانادیم، تیتانیوم و ... دارای خاصیت الکتروکرومیک هستند. خاصیت الکتروکرومیک عبارتست از تغییرات برگشت پذیر ویژگیهای اپتیکی مواد در اثر اعمال میدان الکتریکی و یا به عبارتی تجمع و خروج الکترونها یا یونها از درون ماده. به بیان دیگر در طول این فرآیند الکترونها و یونها بسته به ولتاژ اعمال شده به درون مواد الکتروکرومیک وارد شده یا از آن خارج می شوند به نحوی که تعادل بارهای الکتریکی آنها حفظ شود. از آنجا که این پدیده با رسانش الکترونها و نفوذ یونها همراه است؛ رسانش الکتریکی و نفوذپذیری یونی دو عامل مهم و تعیین کننده در مواد الکتروکرومیک به شمار می آیند. در میان مواد اکسید تنگستن به دلیل پاسخ دهی سریع تر و بازده الکتروکرومیک بالا در مقایسه با سایر مواد توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده و کاربردهای متنوعی از جمله در نمایشگرها و یا پنجره های هوشمند پیداکرده است .
    نانوذرات WO3 برای ساخت پوشش های الکتروکرومیک درصنایع خودرو مورد استفاده قرار گرفته است. خواص نوری پوشش های الکتروکرومیک در اثر اعمال ولتاژ تغییر کرده و برای بهینه سازی مصرف انرژی داخل خودرو مورد استفاده کاربرد دارند.


    4- شیشه و آیینه ضد مه / ضد بخار :


    قرار دادن یک سطح خنک در یک محیط گرم تر موجب ایجاد مه می شود . این اثر غیر قابل اجتناب است ، مگر اینکه سطح مورد نظر گرم شود . تشکیل مه در اثر ایجاد قطرات کوچک روی سطح آیینه ای است که موجب انعکاس ذره ای نور می شود . یک سطح ابرآبدوست می تواند تا یک حد معینی از تشکیل این قطرات کوچک جلوگیری کند. این قطرات به سادگی با هم ادغام شده و یک لایه نازک آب را روی سطح آینه ای ایجاد می کنند که در این حالت، انعکاس پذیری سطح تغییر چندانی نمی کند.
    زمانی که روکش های فتوکاتالیزوری دی اکسید تیتانیوم در معرض مقدار مناسبی نور ماورای بنفش قرار گیرند ، ابرآبدوست می شوند و این در حالی است که پدیده فوتوکاتالیزوری اکسیدتیتانیوم (TiO2) اثری کاملاً شناخته شده است و بسیاری از جزئیات سازوکار آن تاکنون بررسی شده است. با توجه به وابستگی فعالیت نانوذرات اکسید تیتانیوم به مساحت سطحی در دسترس و قطر ذره ، این نانوذرات در زمره جالب توجه ترین سیستم ها به شمار می آیند.


    یکی از تحولات فناوری نانو استفاده از پوشش های ضد مه و ضدغبار در آینه و شیشههای خودرو است. آینه ها و شیشه های فعالی که همواره تمیزند و به کمک نانوموادی که از نور خورشید برای تسریع فعالیتشان استفاده می کنند، عمل می کنند. قطرات بخار آب هرگز روی سطح آینه ها به صورت قطره جمع نمی شود بلکه به واسطه خصوصیت فوق آبدوستی سطح سریعاً روی سطح پخش شده و یک لایه سنگین آب روی سطح ایجاد می کند. این لایه به واسطه افزایش تدریجی وزن تمایل به سقوط دارد. در این کاربرد خاصیت آبدوستی شیشه توسط دو لایه SiO2 و TiO2 ایجاد میشود. ترکیب SiO2 در لایه خارجی قرار دارد و کشش سطحی بین آب و شیشه را کم می کند. TiO2 در لایه داخلی قرار دارد و نور خورشید را جذب نموده و مواد آلی را متلاشی می کند. با توجه به ساز و کار ذکر شده این لایه از خود خاصیت خودتمیزشوندگی نشان میدهد. با به کارگیری این نانو ذرات در شیشه و آینه خودرو سطح این دو مه آلود نمی شود و دید به جلو و عقب خودرو کامل است. پوششهای ابرآبدوست چندلایهای ضد مه و ضد بازتابش در شکل نشان داده شده است. لایههای متناوب پلیمر و نانوذرات سیلیس (که گروههای هیدروکسیل به سطح آنها متصل شدهاند) پوشش فوق آبدوستی را ایجاد میکنند که قابل استفاده بر روی شیشه و دیگر مواد است. این پوشش در مقیاس نانو ناهموار است؛ اما هیدروکسیل شدیداً آبدوست بوده، به حفرات نانویی موجود در لایههای چندگانه کمک میکند تا همانند یک اسفنج، آب را جذب و در همان لحظه دفع کنند.




    شکل 2- پوشش های ضد مه و ضد غبار



    پوشش های تیتانیومی در آینه ها با خاصیت ضدانعکاسی حدود 60 درصد از نور آبی را منعکس مینمایند و از انعکاس شدید نور خورشید در طول روز جلوگیری میکنند. این پوششهای فوتوکاتالیستی در برابر اسیدها و بازها و حلالهای آلی مقاوم بوده و پایداری زیادی در برابر پرتو ماوراء بنفش و حرارتهای بالا از خود نشان میدهند. همانطور که اشاره شد این پوشش ها ضد مه بوده و یخ روی این آینه ها نسبت به حالت معمول زودتر ذوب میگردد.


    در صورت استفاده از پوششهای نانوکامپوزیتی آبدوست، قطرات به صورت فیلمی روی آن سرازیر میشوند که دلیل آن کاهش زاویه تماس قطرات آب در روی پوشش است. بدیهی است هرچه این زاویه کمتر باشد، پوشش شفافیت بیشتری در هنگام مه گرفتگی دارد. به علت قطبیت آب، برای ساخت پوششهای ضد بخار به عوامل قطبی نیاز داریم. هرچه قطبیت پوشش بیشتر باشد، زاویه تماس آب با پوشش بیشتر کاهش مییابد.
    دو پوشش نانوکامپوزیتی ضد بخار با روش سل- ژل ساخته شدند : در پوشش اول، از عامل قطبی پلی اتیلن گلیکول (PEG)، و در پوشش دوم از عامل قطبی آمینو اتیل آمینو پروپیل تری متوکسی سیلان (AEA) استفاده شد.
    در پوشش اول، ابتدا ماده سیلانی گلیسیدوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (GPTMS) در آب، با نسبت استوکیومتری، هیدرولیز شده . سپس، پلی اتیلن گلیکول به سل اضافه شده و به آرامی با بقیه مواد مخلوط شد. برای افزایش آبدوستی پوشش، سورفکتانت غیر یونی به محتویات محلول افزوده شد. زیرلایه شیشهای به روش غوطه وری (dip coating) با این محلول پوشش داده شد و سپس در کوره، در دمای 130 درجهسانتیگراد ، تحت عملیات حرارتی قرار گرفت.


    پوشش دوم با روشی مشابه همین روش ایجاد شد ، ولی عامل قطبی AEA بود. آزمایشات SEM، Si-map نشان دادند که توزیع ذرات بهطور یکنواختی در پوشش صورت گرفته است و تصاویر AFM نشان داد که اندازه ذرات حدود 19 نانومتر است؛ که این امر بهدلیل کنترل واکنش و جلوگیری از ایجاد کلاستر است.
    آزمایشهای FTIR نشان دادند که عامل قطبی وارد شبکه سیلانی شدهاست و آزمایشهای ATR-IR هم حاکی از ایجاد پیوندی بین پوشش و زمینه است.
    Clarity Defender این ماده محافظ شیشه است و به گونه ای عمل می کند که باران را دفع کرده و مانع از چسبیدن برف، یخ، حشرات و دوده به شیشه می گردد. این امر موجب افزایش دید راننده تا میزان 34% می گردد که منجر به کاهش زمان عکس العمل فرد به میزان 1 ثانیه گردیده است . این محصول در صنایع خودروسازی در سال 2005 به تولید انبوه رسیده است.


    5- آسان سازی نصب شیشه جلو به کمک فناوری نانو :


    در این فناوری جدید چندین منفعت وجود دارد که شامل حذف استرهایی است که دربردارنده ترکیبات آلی فرار (VOCS) هستند. این فرآیند جدید پتنت شده ، از پتانسیلهایی برای کاهش هزینهها برخوردار است ، زیرا برای ایجاد نانو پوششهای پیوندی با ضخامت بسیار کم ، به مواد کمتری نیاز دارد و فرآیند کاملاً اتوماتیک آن به کار فشرده و نیروی کاری کمتری احتیاج دارد. این فرآیند جدید همچنین استفاده از مواد شیمیایی مثل VOCsرا کاهش میدهد و این مسئله برای محیط زیست خوب است .
    تلاشهای شرکت فورد برای ایجاد محیطی پایدار به کاهش انتشار VOCs در تاسیساتش میانجامد، در حالیکه هنوز باید الزامات ایمنی فدرال را برآورده کند. روش معمول برای نصب شیشه جلوی اتومبیل- که قبلاً توسط فورد و در کل این صنعت به کار میرفت- این است که شیشه را اول با یک پاک کننده حلال تمیز میکنند ، سپس از یک استر و یک چسب برای نصب شیشه جلو به ماشین استفاده میکنند. بخشی از مشکل این است که این روش موجب رها شدن مقدار کمی از محتویات بسیار نامطلوب حلال میشود.


    6- شیشه های بازتاب پرتو فروسرخ :


    نمونه ای دیگر از کاربرد های نانوفناوری در صنعت شیشه خودرو، شیشه هایی با قابلیت بازتاب پرتو فروسرخ نور خورشید می باشد. به این گونه که یک لایه بسیار نازک از نانوذرات بین دو لایه ی شیشه قرار گرفته اند که وظیفه آنها بازتاباندن پرتو فرو سرخ نور خورشید و در نتیجه جلوگیری از گرم شدن زیاد داخل خودرو می باشد.


    1 - محسن نهاوندی (نویسنده اول) - دانشجوی دکتری تخصصی - مهندسی فناوری نانو - دانشگاه شیراز دانشکده مهندسی بخش مهندسی مواد
    .
    [Only Registered and Activated Users Can See Links. Click Here To Register...]











نمایش نتایج: از 1 به 6 از 6

اطلاعات موضوع

کاربرانی که در حال مشاهده این موضوع هستند

در حال حاضر 1 کاربر در حال مشاهده این موضوع است. (0 کاربران و 1 مهمان ها)

کلمات کلیدی این موضوع

مجوز های ارسال و ویرایش

  • شما نمیتوانید موضوع جدیدی ارسال کنید
  • شما امکان ارسال پاسخ را ندارید
  • شما نمیتوانید فایل پیوست کنید.
  • شما نمیتوانید پست های خود را ویرایش کنید
  •