بررسی جایگاه فناوری نانو در صنعت خودرو

بررسی جایگاه فناوری نانو در صنعت خودرو

اسلاید 1: چکيدهبدون شك امروزه صنعت خودرو يكي از عرصه هاي تعيين كننده قدرت يك كشور است. لذا توجه به اين امر مهم اجتناب­ناپذير است. مباحث توسعی فناوری های نوین در این صنعت نيز به عنوان بخش مهمي از اين عرصه جايگاه ويژه اي دارد. با ورود فناوري­هاي نوين و از جمله فناوري نانو به بازار ساخت صنایع مرتبط با خودرو و تجهیزات كارا تر، صاحبان اين صنعت را بر آن داشته است كه گوي سبقت را از ساير رقبا بربايند. لذا توجه به اين نكته ضروري است که در غير اين صورت با ورود قطعات نوين، توليد كنند گان داخلي توانايي رقابت با اين محصولات را نداشته و كشور در اين زمينه به سوي مصرفي شدن پيش خواهد رفت.  مقدمهنانو در زبان يوناني به معني كوچك یا ريز است. يك نانومتر، يك بيليونيم متر است. اين اندازه تقريبا برابر قطراتم هيدروژن و يا 5 اتم سيلسيم مي باشد. علي­رغم اين كه درك اندازه يك اتم ساده نمي باشد، نانوفن­آوري مجموعه­اي از روش­ها و اصول آفرينش مواد، ساختارها و سيستم­هاي مفيد و كنترل آن­ها در مقياس طولي نانومتر و بهره برداري از خصوصيات و پديده­هاي جديد حاصله در آن مقياس است. به عبارت ديگر، نانو فناوري كليه فعاليت­ها جهت ايجاد ساختاري ظريف در مقياس نانو براي تغيير در تك اتم­ها و مولكول­ها را شامل مي­شود، به طوريكه مواد و وسايل جديد با خواص مورد نظر و مطلوب­تر ساخته مي شوند. فن آوري نانو واژه­اي است كلي كه به تمام فناوري­هاي پيشرفته در عرصه كار با مقياس نانو اطلاق مي­شود. كاربرد نانو فناوري اغلب همراه با هزينه كمتر، دوام بيشتر، مصرف انرژي پايين تر، هزينه نگهداري كمتر و خواص بهتر است. يكي از اصلي ترين موضوعات نانوفناوري، ساخت مواد با خواص جديد است. اين مواد ارزش افزوده بسيار بالا و كارآيي بهتري در تمام صنايع خواهند داشت كه صنعت خودرو نيز از آن مستثني نمي­باشد. صنعت خودرو يكي از زمينه‌هايي است كه شروع به بهره‌گيري از مزاياي نانوكامپوزيت‌ها در اجزا و سيستم‌هاي مختلف كرده است. اين كاربردها، از مبدل‌هاي كاتاليزوري (براي تبديل مؤثرتر محصولات جانبي احتراق به مواد بي‌خطر) گرفته، تا پلاستيك‌ها و روكش‌هاي سبك وزني كه بهره سوخت و عمر خودرو را افزايش مي‌دهند، شامل مي‌شوند.- کاربرد فناوری نانو در صنعت خودروفناوری نانو بطور گسترده­ای در تمامی صنایع مربوط به تولید خودرو و بالا بردن کیفیت قطعات آن و کنترل آلودگی محیط زیست نقش مهمی ایفا کرده است. در شکل 2 جایگاه توسعه فناوری نانو در صنعت خودرو نشان داده شده است.1-2- محيط زيست و مبدلهاي كاتاليستي و فيلترهااگرچه فناوري نانو از طريق استفاده از فيلتراسيون، مواد نانو حفره­اي و كاتاليست­ها در عمليات تميز سازي اثرات قابل ملاحظه­اي روي فناوري­هاي زيست محيطي دارد (مثل فيلتر كردن، جداسازي، جذب و تجزيه آلاينده هاي زيست محيطي قبل و يا بعد از آلودگي در محصولات پساب فرآيندها) بيشترين اثرات آن احتمالا مثل ديگر فناوري ها به صورت اتفاقي رخ خواهد داددر مجموع اكثر اثرات، مفيد به نظر مي رسند. با اين حال بعضي از مواد جديد نشان داده اند كه كمتر زيست تخريب پذيرند و قابليت بازيافت قطعات بر تجاري سازي يك ماده اثر گذار خواهد بود. مواد نانو كامپوزيتي رسي، از اين دو جهت پيشرفت هاي قابل توجهي داشته اند. فناوري نانو قطعاً توانايي زيادي براي كمك به كاهش انتشار جهاني كربن خواهد داشت، ولي احتمالاً برجسته ترين اثرات از نظر زندگي روزانه بسياري از افراد در كشورهاي توسعه يافته و در حال توسعه، از ورود پيلهاي سوختی هيدروژنی حاصل می­شود. انتشار ذرات از وسايل نقليه و ساير وسايل و ماشين هايي با موتورهاي ديزلي موجب نگراني خاصي شده است و توسعه فناوري­هاي نوين فيلتراسيون مي تواند اثرگذار باشد. آلودگي محيط زيست در كشور ايران و به ويژه شهر تهران تمام زنگ هاي خطر را به صدا درآورده است. نه تنها آلودگي هوا بلكه آلودگي آب هاي سطح كشور نيز عامل نگراني شده است. اين موضوع اهميت تحقيقات بر نانو فيلتراسيون را بیش از پیش مشخص مي­كند. 2-2- مواد ساختماني و روكشهاالف-نانو كامپوزيتهاي پليمرينياز اقتصادي در عرصه هاي مختلف از جمله صنعت خودرو، تقاضا براي استفاده از مواد جديد سبك وزن مانند پلاستيك را كه مي تواند با فلز جايگزين شود، افزايش داده است. انواع خوب اين پلاستيك ها گران قيمت هستند. نانوكامپوزيت ها، دسته جديدي از مواد مورد مطالعه جهاني هستند كه شامل پليمرهاي قديمي تقويت شده با ذرات نانومتري مي باشند. در حقيقت نانوكامپوزيت ها يك گروه از پلاستيك هاي انباشته از مواد معدني هستند كه شامل مقدار كمي از ذرات ريز نانومقياس مي باشند. درحالت نظري اين مواد مي توانند به آساني به صورت اكسترود يا قالب به شكل نهايي در آيند، در حالي كه داراي همان استحكام و قدرت فلز بوده و از آن سبك تر مي باشند. اولين استفاده صنعتي از نانو كامپوزيت هاي تقويت شده با خاك رس در زمينه ي درست كردن پوشش زنجير تايمينگ است(2). كه بوسيله قالب گيري تزريقي اين كار صورت گرفته است. اين مواد صلبيت خوب و پايداري حرارتي بالايي از خود نشان مي دهند و در بدنه موتور اتومبيل ها بكار گرفته مي شوند. وزن حفاظتي دست يافته شده براي پوشش زنجير تايمينگ 25% است كه علت اين امر به خاطر كمتر بودن محتوي فيبرهاي آلي در مقايسه با نايلون يا پروپلين تكميل شده با الياف شيشه اي مي باشد. در اوايل سال 1990 شركت تويوتا از نانوكامپوزيت ها در پوشش كمربند ايمني خودرو استفاده كرد. در كنار فعاليت هاي تويوتا شركت ميتسوبيشي نيز از نانو كامپوزيت­ها در روكش موتور استفاده نمود. ب-نانو كامپوزيتهاي فلزياستفاده از نانو بلورهاي فلزي به صورت تركيبات ساختاري حجيم در صنعت داراي کاربرد زيادي می­بب-ناشد(4) .به­طوريكه با استفاده در بدنه ماشين آلات قادرند با نانو كامپوزيت هاي جديد رقابت داشته باشند. به طور مثال نانو بلورهاي فولاد مزاياي زيادي در ارتقاي درجه استحكام ايجاد مي كنند و شركت تويوتا از آن در خودرو هايش استفاده كرده است. خودروهاي موتوري مقادير زیادی از انرژي را تلف مي كنند. وقتي كه انرژي توليد شده از موتور خارج گردد راندمان پائين مي آيد. منابع و مآخذ1- بي نام - ماهنامه فناوري نانو، سال ششم، شماره 124 ، بهمن 1386.2- خمامي زاده-فرزاد، زارعي –محمد، نانو لوله هاي كربني، ويژگي، كاربرد و روشهاي توليد، فضاي نانو، شماره4 ، فرودين85.3- مير حبيبي ،علي رضا پيشنهاد راهبردي براي توسعه علم و فناوري در ايران همايش علم و فناوري 1379.4- Societal implication of nanoscience and nanotechnology, national science Foundation Report URL://itri:Loyola.edu/nano/NSET.societal.implications.March2001.5- Robert Leaversuch ,nanocomposites Borden Roles in Automotive ,Barrier Packaging, URL://Plasticstictechnology.com/Articles/200110fa3.html.May2003.6- Nanocomposites1999, URL://WWW.Principaconsulting.com/pdf/brochure.pdf,May,2003.7- Reports on Micro and Nano Technologies,URL://WWW.minatech.de/dokumente/report.pdf,june,20038- http://www.nano.irبررسی جایگاه فناوری نانو در صنعت خودرو علی حسینی، مهدی احمدیدانشکده فنی مهندسی، گروه مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهرضا کد مقاله: 4338بحث و نتيجه گيري همانطور كه ملاحظه می شود نانوتكنولوژي تأثيرات زيادي در بخش هاي گوناگون صنعت خودرو خواهد داشت. از جمله رنگ، شيشه، بدنه، لاستيك، پيل سوختي و بسياري از موارد ديگر كه بدان پرداخته شد. كشور ما با داشتن منابع غني معدني و مخازن عظيم نفتي بايد انگيزه بيشتري براي دستيابي به اين فناوري داشته باشد. تأثيرات نانو تكنولوژي بر ارتقاء كيفيت مواد بكار رفته در قسمت هاي مختلف خودرو و خصوصيات ويژه­اي كه آن مواد پيدا مي كنند، مهمترين مقوله­اي است كه بايد به آن توجه كرد. همچنين تأثير بسزايي كه این تکنولوژی در محيط زيست مي گذارد قابل توجه است. مواد اوليه مورد نياز براي هر صنعت، نقش مهمي در كيفيت، قيمت و قابليت­هاي محصول توليد شده آن صنعت دارد. اگر بتوان از موادي با كيفيت بهتر، قيمت كمتر و كارايي بيشتر در ساخت قطعات استفاده كرد، خودروهای آينده علاوه بر آلودگي كمتر، از قطعات مناسب و قابليت­هاي بيشتر برخوردار خواهند بود. با توجه به هوشياري روز افزون جهاني در بخش نانو فناوري و اقدامات صنايع مختلف از جمله صنعت خودرو در جهان، ما نيز بايد در صدد باشيم كه سهمي از اين بازار را هر چند اندك در دست بگيريم.  5-2- ريز پردازنده­هادر عرصه پردازنده­هاي رايانه­اي و اهميت وجود آنها در سيستم­هاي پيشرفته و هوشمند پردازش داده­ها روي انواع خودروها، بسيار سخن گفته شده است. ممكن است در نهايت مجموعه متنوعي از اجزا در پردازنده­هاي نانو الكترونيكي استفاده شود، مثل نانو لوله­هاي كربني، نانو لوله­هاي غيركربني، نانو تسمه­ها، نانو سيم­ها، نانوالياف و انواع مولكول­هاي آلي. ساخت چيزي فراتر از اجزاي بنيادي منطقي با اين عناصر همچنان بزرگترين چالش موجود است(20). 6-2- روان كننده­هافرصت هاي زيادي در خلق مواد جديدي وجود دارد كه بتوانند روان كننده­هاي موجود را ارتقا بدهند. براي كاهش فرسايش موتور، نانوذرات مس به روغن موتور افزوده مي­شوند و همچنين از نانو ذرات فرومغناطيس هم در روان كننده­ها استفاده مي گردد. از فولرين­ها براي روان كننده روغن و كاهش گرانروي آن استفاده مي شود.  7-2- پوشش­هاي اپتيكي با استفاده از لايه هاي ضد نورUVتخريب زير ساخت ها و زير لايه هاي پليمري و چوبي تحت تابش نور فرابنفش از دير باز به عنوان مشكلي در ساخت و به كارگيري اين قطعات در شرايط مختلف و نامناسب جوي مطرح بوده است. در سال هاي اخير پژوهشگران توانستند با استفاده از مواد نانومتري و بخصوص پوشش دهي نانو ذرات، اين مشكل را حل كنند. با استفاده از پوشش دهي جديد، نور فرابنفش به مقدار مناسبي جذب مي شود. اين پوشش ها نسبت به پوشش هاي قديمي داراي طول عمر بيشتري هستند. از مزاياي ديگر اين پوشش دهي مي توان به مقاومت بيشتر در مقابل ترك خوردگي و سايش و همچنين شفافيت ظاهري و عدم تغيير شكل و رنگ معمولي قطعه اشاره كرد(19).