چه خبر - جادو نانو در خودروسازي
خودروسازي‌هاي تويوتا و مرسدس بنز با استفاده از رنگ‌هاي تميزشونده، فناوري نانو را وارد خودروهاي توليدي کردند و امروز بسياري از شرکت‌هاي خودروسازي بزرگ دنيا، از فناوري نانو در بخش‌هاي مختلف خودرو استفاده مي‌کنند. در ايران نيز نانوفناوري به سرعت در حال توسعه است و اکنون قطعات و مواد نانويي بسياري توليد شده که امکان استفاده در خودروها را دارند.
آينه‌هاي هميشه تميز
يکي از مشکلات آينه‌هاي خودرو، هنگامي است که براي مثال راننده خودروي عقب، نور بالا روشن مي‌کند و ديد راننده جلوي خود را محدود مي‌کند. در اين شرايط آينه‌هايي با پوشش نانو، نور مزاحم را بازتاب نمي‌کند و ايمني راننده را بالا مي‌برد. از طرفي آينه‌هاي خودرو بعد از مدتي جرم مي‌گيرد و يکي از روش‌هاي خانگي و رايج استفاده از خمير دندان براي تميز کردن آنهاست. اما فناوري نانو با پوشش اشعه فرابنفش، سطح آينه‌ها و چراغ‌ها را ضدخش و ضدجرم مي‌کند.
نوع ديگر از مواد نانويي نيز آب گريز است و هنگامي که روي سطوح مختلف ازجمله شيشه، اسپري مي‌شود، سطح آب گريز مي‌شود. در اين شرايط با اين که گرد و غبار روي شيشه مي‌نشيند، اما پاک کردن آن به آساني ممکن است و هنگام بارندگي نيز ديد راننده محدود نمي‌شود.
پوشش نانو، حافظ خودرو
استفاده از فناوري نانو در پوشش خارجي خودرو باعث افزايش کيفيت رنگ و استهلاک کمتر بدنه خودرو مي‌شود. نانوذرات در ابعاد و اندازه‌هاي مختلف، نورهايي در فرکانس‌هاي متفاوت ساطع مي‌کنند که مي‌تواند براي توليد رنگ‌هاي گوناگون استفاده شود. اين رنگ‌ها علاوه بر کيفيت بالاتر خاصيت ضدخوردگي دارند و روي سطوح فلزي نيز ماندگارتر خواهند بود. يکي ديگر از ويژگي‌هاي رنگ بدنه نانويي، ضخامت بسيار پايين رنگ است که در مصرف رنگ صرفه‌جويي مي‌شود و به دليل وجود درصد کمتر حلال‌هاي فرار با محيط زيست سازگارتر است.
نانو روکش‌ها در واقع فلزات يا سراميک‌هاي نانو مقياس هستند که نقش کليدي در عملکرد قطعات مکانيکي داخلي خودرو نيز ايفا مي‌کنند. روکش‌هاي نانوساختار در مقايسه با روکش‌هاي حاوي دانه‌هاي درشت، مقاومت حرارتي بالاتر و رسانايي حرارتي پايين‌تري دارند. روکش‌هاي نانويي ميزان ساييدگي و اصطکاک را کاهش مي‌دهند و باعث افزايش طول عمر مواد مي‌شوند. همچنين روکش‌هاي نانو کامپوزيتي اکسيد آلومينيوم در برابر خراش و لک مقاوم و رنگ شفاف‌تري نسبت به روکش‌هاي معمول دارند.
در حال حاضر کاربرد اصلي نانوروکش‌ها در خودروسازي براي ايجاد مقاومت در برابر تشکيل رسوبات اکسيدي و تميز شدن آسان شيشه خودروست. فولکس واگن، ب‌ام‌و، تويوتا و سوبارو ازجمله شرکت‌هاي خودروسازي هستند که از اين نانوروکش‌ها استفاده مي‌کنند. نانو پودرهاي اکسيد فلزي به عنوان افزودني رنگ در خودروها کاربرد دارند و باعث به وجود آمدن سختي و دوام بالاي بدنه خودرو مي‌شوند. اين روکش‌ها با کاهش هدر رفت انرژي، کارايي خودرو را بالا مي‌برند و مصرف سوخت را کمتر مي‌کنند. پوشش‌هاي نانو ذرات سراميکي نيز باعث پايداري و مقاومت بيشتر رنگ در مقابل فرسايش مي‌شوند و حتي به عنوان پاک‌کننده نيز مي‌توانند کاربرد داشته باشند.
خودروهاي برقي با باتري‌هاي نانويي
با توسعه خودروهاي برقي، مساله باتري اين خودروها به چالش اصلي توليدکنندگان خودروهاي برقي تبديل شده است. صنعت خودروسازي براي ساخت خودروهاي برقي کاربردي نياز به باتري‌هايي بمراتب سبک‌تر، نازک‌تر و با ظرفيت بالاتر دارد. از طرفي فناوري نانو، امکان توليد باتري‌هايي با حجم کم و کيفيت بالا را به طراحان وسازندگان مي‌دهد.
باتري‌هاي ليتيوم يوني ميان انواع باتري‌ها عملکرد و بازده مناسب‌تري براي استفاده در خودروهاي برقي دارند. اين باتري‌ها براي کاربردي بودن در خودرو بايد قابليت شارژ مجدد را داشته باشند. در فرآيند شارژ باتري‌هاي ليتيوم يوني، در الکترود مثبت ليتيوم به يون ليتيوم مثبت و در الکترود منفي، يون ليتيوم به ليتيوم فلزي تبديل مي‌شود. استفاده از نانوساختارها در اين باتري‌ها به افزايش ظرفيت باتري‌ها و در عين حال کاهش وزن آنها کمک مي‌کند.
از طرفي نانو پوشش‌هاي کربني ايجاد شده روي ذرات نيز هدايت الکتريکي را افزايش خواهند داد. در نتيجه مي‌توان گفت با بهينه‌سازي باتري‌هاي ليتيوم يوني به اين روش، مي‌توان انتظار آينده روشني را براي خودروهاي برقي داشت.
افزايش عمر مفيد موتور خودرو
استفاده از نانو سيالات در موتور خودرو علاوه بر کاهش مصرف سوخت، عمر مفيد موتور خودرو را افزايش مي‌دهد. نانو سيالات به سيالات داراي ذرات در مقياس يک تا صد نانومتر گفته مي‌شود که درون سيال پخش شده و رسانايي حرارتي سيال را افزايش مي‌دهند. اين نوع سيالات سرعت انتقال حرارت بالاتري دارند و در فرآيندهايي که نياز به گرمايش يا سرمايش دارند، کاربرد خواهند داشت. استفاده از ترکيبات نانو سيال در رادياتور خودرو به فرآيند خنک کردن موتور خودرو کمک مي‌کند. استفاده از اين نانو سيالات به عنوان خنک‌کننده، مي‌تواند باعث کوچک شدن پمپ‌هاي خنک‌کننده، کاهش مصرف سوخت و نشر آلايندگي کمتر شود.
علاوه بر اين، روغن موتور مجهز به ذرات نانو منجر به کاهش سايش و اصطکاک سطوح و کنترل چسبندگي مي‌شود. روغن‌هاي داراي نانومواد نسبت به روغن‌هاي رايج خاصيت روان‌کنندگي بيشتر و در عين حال خوردگي و فرسايش کمتري نسبت به روغن‌هاي قديمي دارند. فيلترهاي هواي نانو، اليافي که در تهويه خودرو مورد استفاده قرار مي‌گيرند نيز علاوه بر افزايش طول عمر فيلتر به حذف ذرات بسيار ريز که کارايي فيلترها را پايين مي‌آورد نيز کمک مي‌کند.
لاستيک‌هايي با استحکام بيشتر
نانوفيلترها و نانوکامپوزيت‌ها ازجمله موادي هستند که در لاستيک‌هاي جديد از آنها استفاده مي‌شود و خواص فيزيکي لاستيک را بهبود مي‌بخشند. ذرات نانومتري خاک رس، اکسيد روي نانومتري، نانوکربنات کلسيم و الماس نانومتري موادي هستند که با افزودن آنها به ترکيبات لاستيک، مقاومت و استحکام لاستيک افزايش يافته و لاستيک ديرتر از بين مي‌رود.
البته مواد نانويي که در تايرسازي استفاده مي‌شود را نمي‌توان فناوري جديد به شمار آورد، زيرا انواع کربن سياه و سيليکاي بي‌شکل استفاده شده در تايرها که مدت‌هاست استفاده مي‌شوند، ازجمله مواد نانو ساختار به شمار مي‌روند. به طور کلي اين مواد باعث افزايش دوام، کاهش وزن و مقاومت چرخشي لاستيک مي‌شود.
شيشه‌هاي ضدآب خودرو
تميز بودن شيشه خودرو يکي از عوامل تاثيرگذار در ديد راننده به شمار مي‌رود و در افزايش ايمني خودرو نيز نقش مهمي دارد. امروزه رنگ‌ها و پوشش‌هايي وجود دارد که ساختار نانويي آنها، از جمع شدن ذرات آلودگي و ذرات بسيار ريز روي سطح جلوگيري مي‌کنند، اما بتازگي پوشش‌هاي نانويي طراحي و ساخته شده است که همين خاصيت را براي سطوح شيشه‌اي به ارمغان مي‌آورد. اين پوشش‌ها به شکل لايه‌اي نازک و بي‌رنگ روي سطح شيشه قرار مي‌گيرند، فرورفتگي‌هاي بسيار ريز سطح شيشه را پر کرده و سطح صافي ايجاد مي‌کنند. در نتيجه قطرات ريز آب و گرد و غبار روي شيشه باقي نمي‌ماند.
اين فناوري علاوه بر کمک به بهبود افزايش ديد راننده، بازتاب نور اضافي در شب را کاهش مي‌دهد و باعث استهلاک کمتر برف‌پاک‌کن‌ها مي‌شود. با اضافه‌کردن پوشش نانويي به شيشه خودرو، سطح شيشه کاملا صاف و بدون پستي و بلندي مي‌شود و در نتيجه قطرات ريز آب يا گرد و غبار روي آن باقي نمي‌ماند. استفاده از اين مواد روي سطوح شيشه‌اي، پلاستيکي و سطوح رنگ شده خودرو علاوه بر تميز نگه داشتن سطوح، باعث حفظ طولاني‌مدت بدنه و سطوح خودرو نيز مي‌شود.
قطعاتي با طول عمر بالاتر
در صنايع بخصوص خودروسازي همواره نياز به قطعاتي مستحکم، سبک و با حداقل اندازه ممکن وجود دارد. استفاده از مواد نانويي خواص جديدي ازجمله کاهش وزن، افزايش قدرت، سرعت و ايمني به خودرو مي‌دهد. همچنين اين مواد علاوه بر داشتن اين خواص، داراي طول عمر و بهره‌وري بالاتر انرژي و در نتيجه سازگار با محيط زيست هستند. مقاومت بيشتر در برابر ضربه، عملکردهاي جديد، ايمني بيشتر و هزينه کمتر از ديگر ويژگي‌هاي اين مواد به شمار مي‌رود.
نانو کامپوزيت‌ها در بخش‌هاي مختلف خودرو مانند پايه‌هاي در، روکش داشبورد، داشبوردهاي ضدخش و ضدباکتريايي پوشش کيسه‌هاي هوا و فيلترهاي تصفيه‌کننده هوا به کار مي‌روند. اين نوع کامپوزيت‌ها در قطعات خارجي نيز به دليل کاهش وزن خودرو و دوام بيشتر در معرض شرايط آب و هوايي، انتخاب مناسبي به شمار مي‌روند. همچنين استفاده از قطعات نانويي به سبک کردن سيني فن خودرو با حفظ خواص مکانيکي کمک مي‌کند.
الماسه‌هايي که براي شکل دادن به ورق‌ها و قطعات استفاده مي‌شود، ابزارهاي دنده‌زني در قسمت نيرو محرکه و سره‌هاي جوش در قسمت‌هايي از خودرو که نياز به جوشکاري دارد، از کاربردهاي جانبي استفاده از فناوري نانو در صنعت خودروسازي است.
بهينه‌سازي پيل سوختي
استفاده از هيدروژن به عنوان سوخت خودرو، کمترين آسيب را به محيط زيست مي‌رساند و برخلاف سوخت‌هاي فسيلي، اين سوخت تجديدپذير است. سوخت خودروهايي که با پيل سوختي کار مي‌کنند هيدروژن است و هيدروژن از هيدروليز آب تهيه مي‌شود. در آند پيل به هيدروژن با بار مثبت و الکترون تبديل مي‌شود و الکترون در مدار باعث به حرکت در آمدن خودرو مي‌شود. در صورت استفاده از نانو لوله‌هاي کربني در مخازن ذخيره هيدروژن در خودرو، مي‌توان حجم زيادي هيدروژن را در فضاي کمي ذخيره کرد. نانولوله‌هاي کربني را مي‌توان به عنوان ذخيره‌کننده موثر هيدروژن در پيل‌هاي سوختي استفاده کرد و به کمک آنها انرژي مورد نياز خودرو تامين مي‌شود.
نانولوله‌هاي کربني از استوانه‌هاي تو در تو به قطر يک نانومتر ساخته شده‌اند که خاصيت‌هايي مثل استحکام و قابليت ارتجاعي بالا باعث شده مواد مناسبي براي ساخت انواع پليمرها و مواد الکترونيک باشند. به طور کلي فناوري‌هاي نانو در سامانه‌هاي پيل سوختي خودرو به عنوان الکترود، الکتروليت و کاتاليزور الکترود استفاده مي‌شود.
منبع: jamejamonline.ir