تولید ساختار هايی سبک و مقاوم

امروزه در یک خودرو به طور متوسط 6 متر مربع شیشه مورد استفاده قرار می گیرد که از اين مقدار 1.2 متر مربع براي شيشه ي جلو خودرو استفاده مي شود. قاب هاي شيشه بصورت قابل ملاحظه اي از نظر طراحي داراي اهميت هستند. فناوری های تولید ساختار هاي سبک دارای قابليت هاي بالقوه بسيار مفیدی هستند که بهره گیری از آنها می تواند منجر به جايگزيني شيشه هاي پلميري مقاوم در برابر خراش، سايش و تاثيرات آب و هوايي با شيشه هاي مينرال شود. شيشه هاي پليمري علي الخصوص پلي کربناتِ سبک با استحکام ضربه اي عالي پيش از این نيز براي مدت زماني طولاني در پوشش هاي چراغ جلوي خودرو و عدسي ها استفاده شده اند. بمنظور بهبود مقاومت به خراش، آنها را با رنگ هاي پولی سیلوکسِین و يا اکریلِیت پوشش مي دهند. در اين رنگ ها نانوذراتِ بسيار سخت اکسيد آلومينيم حین فرآيند سخت کاري در ماتريس زمينه قرار مي گيرند که نهايتا مقاومت به سايش بالا و استحکام ضربه اي خوبي حاصل مي شود. به دلیل کوچک بودن اندازه ذراتِ ماده فيلرو توزيع مناسب اين ذرات، اين پوشش بسيار شفاف نيز مي باشد.

خودروي شيشه گنبدي زمينه هاي ممکن و کاربردي فناوري نانو را نمايش مي دهد. / نمونه آزمايشي بمنظور انجام آزمون هاي محدوده ديد.

در شيشه ها نوع پوشش به کار رفته در لايه مقاوم به خراش مهم است به اين منظور فرآیندهای جدیدی در حال توسعه هستند که بتوانند مواد سخت را مستقیما از فاز گازی در شیشه پلیمری اِعمال کنند. فرآيندهاي   PVD(رسوب دهي فيزيکي) و CVD (رسوب دهي شيميايي) به همراه فرآيند پوليمريزاسيونِ پلاسما يک نانولايه پليمري را با اتصالات عرضيِ بین اجزاي آلي و غيرآلی و با استفاده از فرآيند پوشش دهي در خلا ايجاد مي کنند.

پلاستيک هاي مستحکم و مقاوم در برابر خراش نیز امکانات جديدي را عرضه داشته اند. به ويژه در مورد تکنيک هاي پيشرفته قالبگيري تزريقي. ويژگي شکل پذيري ساده پلاستيک امکانات طراحي جديدي را براي ما فراهم کرده است. از سقف هاي شفاف و قطعات بدنه اصلي گرفته تا تمامي اجزاي خودرو که از پلاستيک هايي با عناصر آيروديناميکي ساخته شده اند. در حال حاضر تمامي خودرو ساز هاي شناخته شده در اين زمينه فعال هستند.

نانوپوشش هاي مدرن و نانورنگ ها مي توانند به سهولت خشک و يا توسط گرماي مادون قرمز سخت شوند.

ترجمه: حميد رضا احمدي
منبع: Nanotechnologies in Automobiles , Innovation Potentials in Hesse for the Automotive Industry and its Subcontractors \ Hessen-Nanotech series of publications \ Volume 3 \ December 2008

پايداري و مقاومت به خراش بالا با نانوپوشش ها و نانورنگ ها

رنگ خودرو علاوه بر اینکه نوعی محافظت در برابر اثرات محیطی می باشد یکی از عوامل مهم زیبایی و جذب مشتری به شمار می رود. افزون بر این نوع پوشش دهی کیفیت پوشش را افزایش داده و موجب کاهش مقدار مصرف آن می شود. کاهش مصرف رنگ در پوشش دهی خودرو از نظر اقتصادی و حفظ محیط زیست حائز اهمیت است. رنگ ها علاوه بر زیبایی می بایست استاندارد های لازم در برابر خوردگی، سایش، شوک حرارتی و پرتو فرابنفش را دارا باشند. فناوری نانو از جهت بهینه سازی رنگ های موجود، شیوه پوشش دهی و همچنین ساخت انواع جدید پوشش مورد توجه قرار گرفته است. شفافیت و جلای ظاهری و همینطور رسانا بودن از جمله خواص مهم رنگ است که در انتخاب رنگ مورد توجه قرار می گیرد. افزودن نانولوله های کربنی می تواند به مقدار کافی رسانایی را در بدنه ایجاد کند. در این صورت می توان از روش الکترواستاتیکی برای فرآیند پوشش دهی استفاده کرد. استفاده از این شیوه از نظر مقدار مصرف رنگ مقرون به صرفه بوده و همچنین حلال های زیان آور کمتری وارد محیط زیست می کند. نانو ذرات TiO₂ برای ایجاد سطوح خود تمیز شونده و نانو ذرات WO₃ برای ساخت پوشش های الکتروکُرُمیک و فتوکرمیک برای کاربرد در صنایع خودرو مورد استفاده قرار گرفته است. خواص نوری پوشش های الکتروکرمیک و فتوکرمیک به ترتیب در اثر اعمال ولتاژ و یا تابش نور تغییر کرده و برای بهینه سازی مصرف انرژی کاربرد دارند. انواع مختلفی از واکس ها و تمیز کننده ها با استفاده از مواد نانو ساخته شده اند که خراش ها و لکه ها را از سطوح رنگ شده برداشته و عمر پوشش را افزایش می دهند.

صحت يک بدنه بي نقص مي بايست بعد از بارها شست وشو و نيز پس از سال ها استفاده نيز تضمين شده باشد. نانوجلادهنده ها در مقايسه با سيستم هاي رنگ آميزي کنوني مقاومت به خراش و درخشندگي بالاتري را به ارمغان آورده اند.

سمت چپ: رنگ آمیزی توسط نانورنگ / سمت راست: رنگ آمیزی توسط رنگ معمولی / هر دو درب 60 بار شسته شده اند.

اساس اين اثر تکنولوژيکي استفاده از نانوذرات سراميکي که در لايه نهايي پوشش رنگ بدنه جاسازی شده اند مي باشد.استفاده از نانو ذراتي از قبيل  AEROSIL R9200 در پوشش هاي بدنه خودرو که در بهبود مقاومت به خراش بسيار مناسب هستند از نظر منافع اقتصادي بسيار حائز اهميت است. در حالت عادي از AEROSIL مي توان در لايه هاي ديگر بعنوان مثال برای پايدارسازي رنگ دانه ها، کنترل رئولوژي(جريان و تغيير شکل ماده) و مقاومت به خوردگي استفاده کرد. اين مواد گونه مخصوصی از سيليس هستند که نقش مهمي را در رنگ آميزي هاي مدرن بازي مي کنند. اساس تولید آنها پودر هاي نانوساختار شده تولیدی از يک سنتز فاز گازي می باشد که ترکيباتي گرمازا هستند. شروع کار با تتراکلرید سیلیس می باشد؛ به این صورت که قطعات کروی و کوچک سیلیس با قطر نسبی 7 تا 40 نانومتر از طریق هیدرولیز شعله ای حاصل می شوند. اگر رنگ مايع باشد اين ذرات در ابتدا داراي توزيع تصادفي در محلول هستند که در طي فرآيند خشک کردن و سخت سازي با ساختارِ مولکوليِ ماتريس رنگ بطور عميق پيوند عرضي مي دهند. نتیجه حاصل بسیار مطلوب می باشد. در نتیجه مقاومت در برابر خراش چيزي تا حدود سه برابر شده و درخشندگي رنگ نيز به مقدار قابل توجهي بهبود مي يابد. اين سيتم رنگ آميزي جديد توسط شرکت دایملرکرایسلر ابداع و توسعه داده شده است. اين نانورنگ ها پيش از اين نيز در برخي مدل هاي مرسدس بنز استفاده شده است.

رنگ هاي رايج شامل پيوند دهنده ها (نارنجي رنگ) و اتصالات عرضي (قرمزرنگ)

نانورنگ شامل پيوند دهنده هاي آلي با قابليت ارتجاعي بالا(زرد رنگ) و نانو ذرات غيرآلي با استحکام بالا(آبي رنگ).

نانوذرات فشرده و مستحکم باعث مقاومت در برابر خراش مي شوند. فرآيند استحکام بخشي نانورنگ ها تحت دماهای بالايی صورت می پذیرد. گرمای مورد نیاز با استفاده از بازتاب دهنده هاي اشعه مادون قرمز ويژه اي تامین می شود. نانوذرات با اندازه های مختلف نور هایی با فرکانس های متفاوت ساطع می کنند لذا می توان از آنها در تولید رنگ های گوناگون استفاده کرد. فیبریل ها سختار های ویژه ای هستند که از نانولوله های کربنی ساخته می شوند و خاصیت رسانایی بالایی دارند. آنها از لحاظ شکل ظاهری شبیه به رشته های ماکارونی ولی در ابعاد میکروسکوپی هستند. قطر خارجی آنها 10 نانو متر و قطر داخلی آنها 5 نانو متر است و طول آنها از 1 تا 10 میکرون تغییر می کند. کاربرد فیبریل ها در رنگ باعث رسانایی آنها می شود که می توان از آن برای رنگ آمیزی خودرو به روش قطره های باردار شده استفاده کرد. در این روش رنگ به طور دقیق روی سطح مورد نظر می نشیند و از پراکنده شدن آن جلوگیری می شود. فناوری نانو در رنگ آمیزی جدید مرز ها راشکسته و نوید ویژگی های منحصر بفردی را می دهد. لاک ها یا پوشش های تمیز کننده جدید باعث می شوند تا رنگ خودرو بسیار ضد خراش تر از رنگ های قدیمی شود لذا کیفیت دراز مدت افزایش می یابد. لاک تمیز کننده حاوی ذرات میکروسکوپی و کوچک سرامیکی بوده که همانطور که گفته شد در کوره های پخت رنگ سخت شده و یک شبکه در هم تنیده و مشبک را ایجاد می کنند. این رنگ ها در برابر آثار مخرب پرتو فرابنفش و نمک ها مقاوم هستند بطوری که با بکارگیری آنها دیگر نیازی به شستشو یا رنگ آمیزی مجدد خودرو نمی باشد. نکته جالب در این نوع رنگ آمیزی این است که حتی در تصادفات شدید اگر بدنه ضربه ببیند و از فرم اولیه خود خارج شود باز هم رنگ سالم می ماند.

خودروی متعلق به شرکت بنز تحت آزمون ایمنی / مشاهده می شود که پس از ضربه شدید نیز رنگ بدنه سالم می ماند.

ترجمه: حمید رضا احمدی
منبع: Nanotechnologies in Automobiles , Innovation Potentials in Hesse for the Automotive Industry and its Subcontractors \ Hessen-Nanotech series of publications \ Volume 3 \ December 2008

فوايد کاربردي فناوري هاي نانو در خودروها

فناوري هاي نانو بواسطه اثرات و فوايد خود تقريبا مي توانند در تمامي صنايع و تکنولوژي ها مورد استفاده قرار بگيرند. ظرفيت میان کارکرد این فناوری ها، نانوتکنولوژي را بصورت ويژه در مهندسي خودرو مهم کرده است. کاربردپذيري مواد نانو در محصولات و فرآيندهايي که تاکنون کشف و شناسايي شده اند يک دسترسي کاربردگرا را در زمینه نانو براي شرکت ها به ارمغان آورده است. اين نمود بیانگر لزوم ایجاد ارتباطی تنگاتنگ بین کارکرد موثر محصولات که منجر به برآورده ساختن درخواست مورد انتظار مشتري می شود و فناوری نانو در مهندسي خودرو می باشد.

کاربرد هاي مربوطه در زمينه مهندسي خودرو بشرح ذيل توضيح داده می شود :

کاربردهای  مکانيکي:

از خصوصيات مکانيکي و اساسي بهبود يافته از طريق تولید مواد جامد نانوساختار شده می توان به سختي بالاتر، افزايش استحکام گسیختگی، بهبود توانايي جذب انرژي در مقابل شکست(چقرمگي) در دماهاي پايين و يا قابليت ارتجايي بسيار بالا در دماهاي بالا اشاره کرد. کاهش اندازه دانه ها به ابعادي که مکانيزم هاي تغيير فرم نتوانند در خود دانه اتفاق بي افتند متضمن وقوع اين اثرات مي باشد. اين امر نتايج مفيدي از قبيل طولاني تر شدن عمر مفيد ابزارهاي توليد و افزایش تاثیر سيستم هاي رونکاري و امکان استفاده از مواد سبک بهينه شده را به همراه خواهد داشت.

اثرات هندسي:

واکنش هاي مهم بين گازي يا واکنش هاي مواد مايع و جامد در محدوده نانو اغلب در سطوح تماسي رخ مي دهد. فعل وانفعالات با اينچنين محيطي انتظارات فيزيکي و شيميايي ويژه اي را بروي سطح ذرات، منافذ، الیاف، محصولات واسط و محصولات نهایی ايجاد مي کند. در رابطه با کارکردهاي حفاظت قطعات اين انتظارات شامل مقاومت در برابر خوردگي، اکسيداسيون و سايش مکانيکي در دماهاي بالا مي شود. به دلیل ابعاد بسیار کوچک نانوساختارها، نسبت سطح به حجم در این مواد اهمیت بالایی می یابد. بنابراين سطح ويژه وسيع و خصوصيات سطحي مواد نانوساختار شده بر واکنش پذيري شيميايي تاثير خواهد گذاشت. بعنوان مثال در يک ماده با خلل و فرج و در مقياس نانو اثرات جديدي که مي توانند در ساخت نانوفيلتر ها مورد استفاده قرار گیرند تا حدي بصورت کامل آشکار می شوند.

کاربرد هاي الکترونيکي و مغناطيسي:

در محدوده نانو اثرات کوانتومي اي اتفاق مي افتد که اين اثرات در مقياس بزرگ تر قابل مشاهده نيستند. تحرک حامل های بار که تقریبا می توانند آزادانه در حجم مواد جامد حرکت کنند، توسط اجزای نانو شدیدا  تحت تاثیر قرار می گیرد. اين رفتار مي تواند در يک ماده با ابعاد درشت شامل نانوبلورهایی که توسط مرزدانه ها جدا شده اند نيز مشاهده شود. پراکندگي حامل های بار بر روي سطوح مرزي چندين خصوصيت الکتريکي را تحت تاثير قرار مي دهد. بنابراین در مقايسه با يک ماده شامل کريستال هايی با ابعاد ميکرومتر یک افزايش در مقاومت الکتريکي ویژه و تغيير در وابستگي دمايي مقاومت قابل رویت می باشد. دستکاري اندازه دانه در اين چنين ماده اي به ما اجازه تنظيم و تطبيق خصوصيات الکتريکي بر حسب نياز را خواهد داد. پارامغناطيسم و فرومغناطيسم از جمله خصوصيات مغناطيسي ماده جامد هستند. با کاسته شدن حوزه هاي مغناطيسي، خصوصيات مغناطيسي قابل مشاهده(بعنوان مثال مغناطيسيته اشباع و مغناطش پسماند) مي توانند تحت تاثير قرار بگيرند. اثر ابَرمغنامقاومتی یا ابَرمغناطیسی-مقاومتی یا جی.ام.آر در حسگر های میدان مغناطیسی و ابزار های ذخیره کننده مغناطیسی و یا در چسب های اصلاح شده توسط ذرات نانو که خاصیت چسبندگی آنها قابل تغییر است استفاده می شود.

کاربردهاي نوری:

از آنجايي که نانوذرات به میزان قابل ملاحظه اي کوچکتر از طول موج نور مرئي هستند از آنها بازتابي رخ نمي دهد. نانوذرات همچنين مي توانند باعث ایجاد اثرات تفرق در جايي که طول موج هاي کوتاه تر بيش از طول موج هاي بلندتر منحرف شده اند شوند که اين امر نيز باعث ایجاد اثرات رنگي مي شود. با همسان سازي اندازه نانوذرات، محدوده طول موج مناسب مي تواند قابل تنظیم باشد بويژه درجايي که ماده نور را جذب و يا ساطع مي کند. از اين ویژگی می توان برای انتشار شفاف در نانوذرات يا در سطوح کاربردي نوري بعنوان مثال براي سلول هاي خورشيدي و يا در زمينه آناليز نوري و انتقال اطلاعات همینطور در ساخت ليزرهايي که طول موج در آنها مي تواند برطبق اندازه نقاط تنظیم شود، استفاده کرد.

کاربرد هاي شيميايي:

کاربرد شيميايي اجزاي نانو بر اساس ساختار سطحي آنها بنا شده است. مواد نانوساختار شده سهم اعظمی از اتم هاي سطح را تحت اختيار دارند. اين اتم ها تمايلات واکنشي بالايي را بدليل پيوندهاي اشباع نشده خود دارند. کرنش شبکه بلوری منجر به افزایش مشخص انرژی سطحی می شود که اين مي تواند براي سطوحي با رفتار ترشدگيِ سفارشي، چيدمان گروه هاي کاربردي، واکنش پذيري شيميايي بالا و همينطور پايداري شيميايي در فرآیند های شيميايي مختلف مورد استفاده قرار گيرد. از این نتایج می توان برای سطوحی با رفتار ترشوندگی منحصر بفرد استفاده شود.

ارتقای ایمنی خودرو ها:

فناوری نانو می تواند در بخش های مختلفی که مربوط به ایمنی خودرو می شوند مورد کاربرد قرار گیرد. کاربردهایی از جمله استحکام بدنه، افزودن حسگر ها و کنترل کننده ها برای عملکرد مناسب خودرو در هنگام بروز حادثه، طراحی انواع لوازم کمکی برای افزایش دقت راننده و ایجاد محیطی راحت در خودروها. در بسیاری از خودرو ها تعبیه وسایلی مانند کیسه هوا یا انواع سرعت سنج ها برای رعایت موارد ایمنی الزامی است. امروزه در ساخت این وسایل نیز از فناوری بهره گرفته اند. انواع مختلفی از حسگرها و نمایشگرهای مبتنی بر فناوری نانو می توانند در این حوزه مورد استفاده قرار گیرند. استفاده از پوشش های نانو متری در خودرو و شیشه های جلو می تواند از بخارگرفتگی و بازتابش نور از آینه وسط و در شب جلوگیری کند. برای این کار از پوشش های آبدوست حاوی نانو ذرات TiO₂ که در پلیمر مناسب پخش شده اند استفاده می شود. با کاربرد این پوشش قطرات مایع بصورت لایه نازک درآمده و حالت بخارگرفتگی و کاهش دید ایجاد نمی کند. استفاده از سطوح ضدباکتری در داخل خودرو که عمدتا با نانو کامپوزیت های دارای نانوفیلر ها یا نانوپرکننده های نقره ساخته می شوند می توانند به بهداشت در خودرو ها بویژه وسائط نقلیه عمومی کمک کند.

کاهش آلاینده های زیست محیطی:

گازهای خروجی خودرو ها از مهم ترین انواع آلاینده ها در شهر ها به شمار می روند. روش هایی برای کاهش میزان این آلاینده ها وجود دارد. از جمله افزایش بازدهی موتور، استفاده از افزودنی های سوخت و استفاده از مبدل های کاتالیزُری. فناوری نانو در این زمینه نیز کمک های شایانی کرده است. بعنوان مثال یکی از عوامل عدم کاربرد کاتالیزرهای اگزُز قیمت بالای آنها می باشد در حالی که با استفاده از فناوری نانو می توان مبدل های کارامد تر با مصرف مواد اولیه بسیار کمتر و بازدهی بالاتر ساخت. در صورت استفاده از نانوکاتالیزر ها می توان حجم آلاینده ها را به مقدار چشمگیری کاهش داد.هرچند نباید تاثیر فناوری نانو را در ساخت خودرو های دورگه یا خودرو های با نیروی محرکه پیل سوختی نادیده گرفت اما تا فراگیر شدن استفاده از این خودرو ها راه زیادی باقی مانده است.

جدول زير خلاصه اي کوتاه از زمينه هاي کاربردی فناوري هاي کاربردپذير نانو در مهندسي خودرو را نمايش مي دهد. در آينده قادر خواهيم بود بر شمار زيادي از کاربردهايي که با تمامي شاخه هاي صنعت خودرو و مقاطعه کارهاي فرعي آن درگيراند تکيه کنيم.

نمایش زمينه هاي کاربردی فناوري هاي نانو / کاربردهاي درحال استفاده و کاربردهاي مقدور در آينده.

براساس يک مطالعه توسط دفتر برآورد اثر تکنولوژي در مجلس آلمان بهره گیری از فناوری های نانو در مهندسي خودرو براي بقاي رقابت بين المللي بین تولید کنندگان امری حياتي مي باشد. در قلمرو فناوري سطوح، بعنوان مثال استفاده از سطوح نانوساختار شده ميزان چسبندگي رنگ را بهبود بخشيده است. قابليت خودتمیزشوندگی شيشه ها و بدنه خودروها مشروط به اينکه چالش هاي تکنولوژيکي جاري بصورت موفقيت آميز رفع شوند بصورت استاندارد در خواهد آمد. استفاده از رنگ هاي خودترمیم شونده و پايدار در برابر خراشيدگي و نیز مقاوم در برابر لکه يا آلودگي از جمله کاربردهايي هستند که پيش از اين مرسوم بوده و يا در حال توسعه اند. علاوه بر رنگ، بهره گیری از پوشش هايی با ضخامت بسيار بسيار کم براي آينه ها و بازتاب دهنده ها و نيز سیستم های عایق از جمله کاربردهاي فناوري نانو در بدنه اتومبيل مي باشد. بخصوص راه حل های بیشماری در زمینه سیستم های عایق کاری و مراقبت پیش از این نیز در بازار در دسترس بوده اند. کاربردهاي معرفي شده در این بخش به تشریح وضعيت کنوني توسعه کاربردهاي فناوري نانو در بدنه خودرو  با ذکر مثال هاي منتخب می پردازند.

ترجمه: حمید رضا احمدی
منبع: Nanotechnologies in Automobiles , Innovation Potentials in Hesse for the Automotive Industry and its Subcontractors \ Hessen-Nanotech series of publications \ Volume 3 \ December 2008

فناوري هاي نانو در خدمت صنايع خودرو سازي

استفاده از پتانسيل هاي نوآورانه و بکر در زمينه فناوري نانو در صنایع داخلی و در بازارهاي جهاني خودرو که منجر به حفظ و توسعه موقعيت این صنایع می شود، امري بسيار حياتي مي باشد. با این حال متاسفانه این پتانسیل های نوین هنوز بطور کافي شناسايي نشده اند. در اين بخش به معرفي کاربردهاي جاري و آتي فناوري نانو در خودروها پرداخته خواهد شد.

فناوري هاي نانو بيش از پيش داراي اهميت اقتصادي روبه رشدي در سطح جهاني شده اند. امروزه در فرآیند ساخت بسیاری از محصولات، کل محصول به کمک اين فناوري توليد مي شود و یا حداقل از این فناوری در ساخت اجزای جزیی یک محصول نهایی بهره گرفته می شود. اولين نشانه هاي دگرگوني در فرآیند های صنعتي بمنظور استفاده از اين فناوري در پي برخي نقطه نظرات علمي از دهه 1980ميلادي شکل گرفت. در حال حاضر تقریبا همه تولیدکنندگان به این نتیجه رسیده اند که فناوري هاي مرتبط با نانو به نقطه عطفي در تمام زمينه هاي زندگي و بخصوص در زمينه هاي اقتصادي کوتاه و بلند مدت تبديل شده اند. برخلاف بسيار ديگري از فناوري ها نانوتکنولوژي داراي ویژگی های چند منظوره زیادی است که پتانسيل وسيعي از کاربردها را درجهت بهره وري اقتصادي شامل مي شود. بعنوان مثال در خودروسازی استفاده از نانوفیلتر ها و یا بهره گیری از ذرات دوده اي در ساخت تاير خودرو ها از جمله کاربرد های رایج در این زمینه هستند. ابعاد نانومتريِ اجزاي الکتريکي و یا نانولایه های موجود در هدِ هارد دیسک ها که وظیفه خواندن اطلاعات را بر عهده دارند باعث بهبود محسوس کارايي هارد ديسک ها شده اند. کاتالیزر ها و سيستم هاي فيلترینگ هوا باعث ايجاد هواي تميز در داخل و خارج خودرو مي شوند. همینطور کاربرد لايه هاي نوري براي کاهش بازتابش بر روي داشبورد، پوشش های آبگريز و دافع آلودگی و نيز سهولت در تميز کردن سطوح روي آينه هاي خودرو از جمله مثال هاي متعدد ديگري از کاربردهاي فناوری در خودرو ها مي باشد.

امروزه سودهاي هنگفتي بالغ بر ميليارد ها دلار از محل محصولاتي با ساختار های پيشرفته حاصل مي شود.در صنعت، فناوري هاي نانو با فرآیند های ساخت اجزاي بکار رفته در محصولات و تکنولوژي هاي توليد آميخته شده اند. در بخش تکنولوژي توليد مهندسي خودرو هاي نسل آينده، مصارف فناوري نانو به دليل قابليت ذخيره انرژي در فرآیند مونتاژ نقش بسيار مهمي را در زمينه صرفه جويي هاي اقتصادي دارا مي باشند. يکي از کاربردهاي جالب ديگر مربوط به چسب هايي است که با نانوذرات مغناطيسي اصلاح شده اند. پیوستگی انرژي گرمايي در قالب تابش امواج مايکروويو باعث انجام واکنش شيميايي لازم براي انجام عمل چسبيدن مي شود.

به واسطه وجود نانوافزودني ها در پلاستيک ها فرآيند قالبگيري تزريقي در ماشين هاي قالبگيري تزريقي بطرز محسوسي بهبود يافته است. در اين شرايط ميزان ذخيره انرژي تا بيش از 20درصد ممکن خواهد بود. متناوبا زمان بازيافت نيز مي تواند بيش از 30درصد زمان کنوني کاهش يابد. طراحي ابزار هاي قالبگيري بسهولت انجام پذيرفته و اجزاي جديد مي توانند بمنظور صرفه جويي در مواد مصرفي از ورقه ها و سطوح باريک تري ساخته شوند. علاوه بر اين شمار محصولاتي که از نظر کيفي مردود اعلام مي شوند نيز کاهش مي يابد، علي الخصوص در قطعاتي که تنش بالايي به آنها اعمال مي شود. این محاسن را می توان به وضوح در تولید قطعاتي از قبيل قاب ها و المنت هاي کاربرديِ درايو هاي الکتريکي، برف پاکن ها، دستگيره درب ها، بازتاب دهنده ها، سيستم هاي آينه، اجزای اتصالي، تجهیزات سان روف، جعبه سيستم هاي قفل و کاربردهاي بسيار ديگر مشاهده کرد.

در عمل با استفاده از فيلترها می توان تمام خصوصيات فيزيکي و شيميايي پليمر ها را بمنظور بهبود خواصي نظير مقاومت به خراش و حصول پايداري مکانيکی بالاتر اصلاح کرد. پيشرفت هاي اخير امکان تعويض شيشه هاي عادي خودرو با شيشه هايي که توسط نوعي پلاستيک در مقياس نانو پوشش داده شده اند را ممکن مي سازد.تحت این شرایط بیشترِ تمرکز تولید کنندگان بر روی توسعه و بهبود خواصی است که به شفافیت، بازتابش نور، مقاومت به خراش و استحکام مواد مربوط می شود.

امکان ديگر براي کاهش مصرف سوخت بمنظور افزايش بازدهي انرژي، پوشش نانوتکنولوژيکي شيارهاي سيلندر است که ميزان اصطکاک در موتور هاي امروزي را به طرز چشمگيري در موتور خودروهاي آينده کاهش خواهد داد.

پیل های سوختی بعنوان منبع انرژی برای تامین انرژی تجهیزات الکترونیکی در خودرو از جمله مسائلي هستند که تقريبا همه خوردسازها در حال تحقيق بر روي آن هستند. فناوري هاي نانو در اين موارد نيز مجموعه اي از فوايد و محاسن کاربردي را ارايه مي دهند. کاربردهايي شامل سيستم هاي ذخيره هيدروژن که در طي اين مقاله به همراه نمونه هاي ديگر بطور کامل مورد بحث قرار خواهند گرفت.

بعنوان مثال در آلمان بهره گيري از فناوري نانو به يکي از اصول مهم در مهندسي خودرو تبديل خواهد شد که اين امر مستلزم نگه داشتن رقابت در اين صنعت و در عرصه بين المللي است که براي اقتصاد آلمان امري مهم تلقي مي شود. وضعيت اين صنعت در داخل کشور آلمان در شرايط بسيار خوبي قرار داشته و با سطح جهاني برابري مي کند. شمار رو به افزايشي از صنايع کوچک و نسبتا بزرگ در حال بکار گيري از فناوري هاي نانو در محصولات و توليد خود هستند. بيش از 100 شرکت در Hesse (از پيشگامان فناوری نانو در آلمان) از فناوري نانو در محصولات خود استفاده کرده که بيش از 20 تاي آنها صنايع خودرو سازي را با محصولات مرتبط با نانو پشتيباني مي کنند. اين در حاليست که براساس اين آمار سهم شايان توليد کنندگان قطعات يعني شرکت هايي که قسمت اعظمي از محصولاتشان را در بخش خودور سازي عرضه می کنند ولي در رده صنایع ديگر قرار می گیرند، به حساب نيامده است. توليدکنندگان تاير خودرو که مربوط به صنعت لاستيک و پلاستيک مي شوند را مي توان از جمله اين شرکت ها نام برد و يا توليد کنندگان قطعات الکترونيکي و اندازه گيريِ مورد استفاده در سیستم های کنترلی که مربوط به صنعت الکترونيک مي شوند.

ترجمه: حمید رضا احمدی
منبع: Nanotechnologies in Automobiles , Innovation Potentials in Hesse for the Automotive Industry and its Subcontractors \ Hessen-Nanotech series of publications \ Volume 3 \ December 2008

فناوري نانو را بهتر بشناسیم

فناوري هاي نانو، فناوری هاي واسطي هستند که بسياري از زمينه هاي علمي و کاربردي را شامل مي شوند. از جمله در زمينه هاي علوم پايه مثل شيمي، فيزيک و رشته های مهندسی نظیر مکانيک، الکترونیک، متالورژی و… همینطور در علوم جديد از قبیل نانوبيوتکنولوژي و زيرشاخه هاي ميکروالکترونيک. در همين راستا فناوري نانو نسبت به چند سال گذشته از اهمیت بالاتری برخوردار گشته است. هدف فناوري هاي نانو توليد و آزمايش ساختارهاي کاربردي در مقياس 1 تا 100 نانومتر و کوچکتر از آن مي باشد. يک نانو متر يک هزار هزارم يک ميليمتر مي باشد و اگر بخواهيم احساس فيزيكي نسبت به آن داشته باشيم مي‌توان گفت كه يك نانومتر 80000/1 قطر موي انسان مي‌باشد اما اين تعريف از مقياس نانو، نمي تواند مقايسه درستي باشد چرا که ضخامت موي انسان با توجه خصوصيات فردي هرانسان از چند ده ميكرومتر تا چند صدميكرومتر متغير مي‌باشد. بنابراين نياز به يك استاندارد براي بيان مفهوم مقياس نانو وجود دارد. با ايجاد ارتباط ميان اندازه اتم‌ها و مقياس نانو مي‌توان يك نانومتر را راحت‌ترتصوركرد. يك نانومتر برابر قطر 10 اتم هيدروژن و يا 5 اتم سيلسيم مي‌باشد. درك اين موضوع براي افراد معمولي نيز راحت‌تر مي‌باشد. در این ابعاد، ظهور مجموعه ای از آثار کوانتومی، پتانسیل های منحصر بفردی را در جهت استفاده های نوین به نمایش می گذارند. خواص یک ماده که تحت اندازه بحرانی ذرات تغییر می کند، به خودِ ماده بستگی دارد. با تغيير ابعاد اين قبيل اجزا، امکان کنترل ترکيب شيميايي و تغيير مورد نظر در ساختار اتمي بمنظور توليد مواد ميکروسکوپي با خصوصيات و کاربردهاي اصلاح شده فراهم مي شود. از آنجايي که فناوري هاي نانو منحصرا برمبناي مقياس طولي هندسي و آثار فيزيکي ،شيميايي و بيولوژيکيِ مرتبط تعريف شده اند، تقريبا تمامي شاخه هاي صنعتي را تحت تاثير خود قرار داده اند.

مقایسه ابعاد

شمار محصولات توليدي شامل نانوذرات سنتزي موجود دربازار در حال حاضر به رقم تقريبي 500 گونه تخمين زده شده است. کرم هاي ضدآفتاب با فاکتور محافظت در برابر پرتو ماوراي بنفش بالا، ذرات جوهر مصرفي در مقياس نانو مورد استفاده در ماشين هاي کپي، رنگ هاي ضد خش مصرفي در اتومبيل ها، منسوجات دافع آلودگی و آبگریز، دسته هاي گلف و راکت هاي تنيس با انواع مختلف افزودني هاي کربني بمنظور ثبات استحکام، نانو مواد مصرفي در پوشک بچه بمنظور بهبود جذب رطوبت و صد ها مثال دیگر که از جمله این محصولات هستند.

تايرها از نمونه هاي بارز کاربردهاي فناوری نانو در اتومبيل ها هستند. مدل هاي رايج تاير بواسطه همراه داشتن ذرات دوده اي مناسب دارای کارايي، دوام و چسبندگی به سطح خوبی هستند. گذشته از آن کلاس جديدي از اين مواد که «دوده نانوساختارشده» نام دارند کارايي به مراتب بهتري را کسب کرده و خواصي نظير چسبندگی به سطح را بهبود بخشيده اند. دوده نانوساختارشده از تجزيه گرمايي دوده نفت توليد مي شود. پيشرفت هاي اخیر در زمينه آناليز و مقياس ذرات امکان اصلاح سيستماتيک ذرات دوده اي را فراهم کرده است. در نتيجه ساختار هاي گوناگون و سطوح تغييرپذير بوده و بنابراين خصوصيات و ويژگي هاي ماده قابل کنترل خواهند بود.

مثال ديگر ادغام فناوري هاي نانو در زمينه هدايت و راهبري وسايل نقليه و سيستم هاي صوتي مي باشد. در اين بخش هارد ديسک هايي در حال ساخت می باشد که قابلیت ذخيره سازی فيلم با توانایی نمایش آن  در سیستم های راهبری خودرو را دارا می باشند. اين تکنولوژي در درايو های جديد بمنظور رفع احتياجاتي است که مي بايست براي استفاده در خودرو ها برآورده شوند. چالش هايي که به هدف توسعه هارد درايو هاي مناسب بايد با آنها مواجه شد شامل نوسان هاي دمايي بسيار زياد در داخل خودرو و لرزش هاي با فرکانس بالا هستند.

هارد دیسک های مقاوم و با ظرفیت های بسیار بالا از اجزای خودرو های نسل جدید خواهند بود.

همچنين می توان مصرف سوخت و آلودگي هاي خروجي در موتور هاي ديزل را با استفاده از افزودني هاي سوخت که باعث افزایش راندمان احتراق در موتور می شوند و بکارگيري از نانوکاتاليزر های اگزُز که باعث کاهش آلاینده ها می شوند، بهبود بخشيد.

مواد فيلر در مقياس نانو از قبيل دوده يا سيليس از اجزاي تاير هاي مدرن در خودرو ها هستند

ترجمه: حمید رضا احمدی
منبع: Nanotechnologies in Automobiles , Innovation Potentials in Hesse for the Automotive Industry and its Subcontractors \ Hessen-Nanotech series of publications \ Volume 3 \ December 2008

مقدمه

حمل و نقل شخصي يک نياز اساسي براي مردم و يک پيش شرط مهم در توسعه جوامع مدرن مي باشد. از اين لحاظ خودروها نقش حساسي را در آينده نزديک بازي خواهند کرد. سازمان ملل پيش بيني کرده است که ناوگان وسایل نقليه در جهان با رشد 2 برابري از رقم 750  ميليون در حال حاضر به رقم تقريبي 1.5 ميليارد در تعداد وسايل نقليه همگاني و خودرو هاي شخصي تا سال 2030 خواهد رسيد. اين توسعه ناشي از يک درخواست رو به افزايش در بازار هاي در حال رشد سريع نظير چين، هند، کره، برزيل و روسيه مي باشد. موفقيت رو به رشد اين کشورها منجر به افزایش تمايلات روزافزون در زمينه حمل و نقل شخصي مي شود؛ براي مردمي که خريد بيشتري مي کنند و استفاده آنها از خودروها نيز افزايش مي يابد.

با اين حجم فزآينده ترافيک ميزان تقاضا براي انرژي نيز در سطح جهاني افزايش مي يابد. سوالاتي که به ايمني سرنشينان، سيستم هاي راهنمايي هوشمند، کاهش آلاينده ها و افزايش بهره وري بازيافت در پايان زنجيره ارزش افزوده به هدف حفظ منابع کمياب مي پردازند، بيش از پيش ضروري و مهم تلقي مي شوند.

با اين تفاسير توسعه و پيشرفت توليد کنندگان خودرو و تامين کنندگان قطعات تنها شانس آنها مي باشد. يافتن جايگاه مناسب در يک عرصه رقابت بين المللي توليد کنندگان را با چالش هاي بزرگي مواجه خواهد کرد. بنابراين شرکت ها و موسسات تحقيقاتي که بر تحقيق و توسعه خودشان متمرکز هستند در زمينه سازگاري ايمني، آسايش و سهولت استفاده از خودرو ها منطبق بر نياز هاي آينده بيش از پيش تلاش مي کنند تا در نهایت توسعه حمل و نقل شخصي بتواند در يک مسير پايدار و تضمين شده گام بردارد. در اين حال اگر فناوري هاي نانو تاثير تعيين کننده اي نداشته باشند مسلما نقش مهمي را ايفا مي کنند. فناوري های نانو در زمينه پيشرفت هاي ضروري، توليد مواد جديد و نيز انجام فرآيندها در بخش خودرو سازي کمک هاي بسيار مهمي کرده است. بعنوان مثال تايرهاي جديد به قابليت بالايي در طي مسافت، دوام و قدرت چسبندگی بالا با سطح جاده بواسطه استفاده از سيليس و ذرات دوده در مقياس نانو دست پيدا کرده اند. موادي شامل ذرات نانو و يا لايه هايي در مقياس نانو آثار مفيدي بر سطوح داخلي و خارجي، روي بدنه و موتور دارند. به هر حال تعريف و اِعمال نتايج ابتدايي از فناوري هاي نانو در محصولاتي که منجر به پايداري محيطي و ايمني مي شوند بيش از پیش مهم خواهد شد. به این منظور که وسايل نقليه بتوانند حمل و نقل شخصي را براي بخش اعظمي از جمعيت فراهم سازند.

ترجمه: حمید رضا احمدی

منبع: Nanotechnologies in Automobiles , Innovation Potentials in Hesse for the Automotive Industry and its Subcontractors \ Hessen-Nanotech series of publications \ Volume 3 \ December 2008

 

سلام

حدود چند ماه پيش يه سري مطلب در مورد کاربرد هاي فناوري نانو در خودروسازي ترجمه و تهيه کردم که قصد دارم هر چند وقت بخشي از اونا رو اينجا بذارم. از اونجايي که تجربه زيادي در امر ترجمه نداشتم، به احتمال زياد خالي از اشکال هم نيست! راستش وقت چنداني هم براي مرتب سازيش ندارم. نمي دونم! در هر حال ممکنه بدرد بعضي از دوستان در رشته هاي مهندسي بخوره.