منسوجات نانویی در صنعت خودرو

فناوری نانو و صنعت خودرو (4)

یکی از اصلی‌ترین موضوعات فناوری‌نانو، ساخت مواد با خواص جدید است. این مواد‌ ارزش افزوده ‌‌بسیار بالا‌ و کارایی‌ بالاتری در تمام صنایع‌ خواهند داشت‌ که ‌صنعت‌ خودرو‌ نیز از آن مستثنی نمی‌باشد.

‌ ساخت بدنه‌های‌ سبکتر‌ و مقاومتر‌ برای خودرو، ساخت‌ لاستیک‌هایی با مقاومت‌‌‌ سایشی‌‌ بهتر، ساخت‌ ‌قطعات موتور با عمر چند برابر، ‌کاهش مصرف‌ سوخت خودرو، ساخت باتر‌ی‌هایی با انرژی‌‌ ‌بالا‌ ‌و دوام بیشتر، نانوساختارهایی مبتنی بر کربن به عنوان سوپر اسفنج هیدروژنی در خودروهای پیل‌سوختی، ساخت‌ حسگر‌ها‌ی چند منظوره برای کنترل ‌فرایند‌های‌ مختلف‌‌ در خودرو‌‌، ساخت‌ کاتالیز‌ور‌های‌ ‌‌اگزوز ‌‌خودرو جهت‌ کاهش آلودگی ‌‌هوا، ساخت لایه‌های خیلی‌‌ محکم ‌‌با خصوصیات‌ ‌ویژه‌ای مثل ‌الکتروکرومیک‌ (رنگ‌پذیری‌ الکتریکی) یا خود‌پاک‌کنندگی‌‌‌ برای استفاده‌ در شیشه‌ها و آینه‌های خودرو و سازگار‌ کردن‌‌ خودرو با محیط‌‌‌زیست‌ و بسیاری‌ موارد دیگر‌ از جمله کاربرد‌هایی هستند‌ که فناوری‌نانو ‌‌در صنعت‌ ‌خودرو خواهد داشت. همچنین جایگزینی‌‌ کربن سیاه (Carbon Black) تایر‌ها با ذرات‌‌رس و پلیمر‌های‌ نانومتری، فناوری‌‌‌ جدید‌ی است‌ که تایر‌های سازگار‌‌ با محیط زیست‌‌ ‌و مقاوم‌ در برابر ساییدگی را به ارمغان می‌آورد.

یکی از اثرات مثبت فناوری‌نانو، بالا بردن راندمان موتورهای احتراق داخلی فعلی است. این موتورها حدود پانزده‌ درصد انرژی ذخیره شده در بنزین را به نیروی محرکه تبدیل می‌كنند، از طرف دیگر وزن متوسط ماشینهای امروزی حدود هزارو پانصد کیلوگرم می‌باشد ولی با استفاده از فناوری‌نانو، پیش‌‌بینی می‌شود که بتوان بازده را تا پنج برابر افزایش داد و نیز وزن وسایل نقلیه را به میزان 10 برابر کاهش داد؛ پس می‌توان امید‌وار بود که وسایل نقلیه با استفاده از این فناوری تا %50 بهبود کارایی داشته باشند.

استفاده از نانو ذرات طلا در مبدلهای کا تا لیزوری خودرو

مبدلهای کاتالیستی خودرو فیلتر آلودگی در لوله اگزوز است. این مبدلها از یک سرامیک کندویی مانند خانه های کندویی شکل که با فلزی مثل پلاتینیوم که بسیار گران قیمت است، پوشش داده می شود. هر کیلوگرم پلاتینیوم 50000 دلار است. گرم به گرم پلاتینیوم در مبدل گران ترین بخش ماشین را به خود اختصاص داده است. پلاتینیوم یک کاتالیزور خوب است. برای انجام بسیاری از واكنش ها در شرایط عادی با سرعتی قابل قبول نیاز به استفاده از كاتالیزور می باشد. امروزه از كاتالیزور در آزمایشگاه های شیمی و صنایع شیمیایی به طور وسیعی استفاده می شود. كاتالیزور ماده ای است كه موجب افزایش سرعت واكنش شده و با اینكه در واكنش دخالت می كند ولی بعدا بازیابی می گردد و مقدار آن تغییر نمی-نماید.

با توجه به اثراتی كه یك كاتالیزور بر روی واكنش شیمیایی و كنترل محصول در جهت تولید مطلوب دارد، می توان گفت كه كاتالیزور در جهت ایجاد فضای سالم و زندگی راحت نقش مهمی ایفا می کند. یكی از این اثرات در جهت ایجاد فضای سالم تر و بدون آلودگی و جلوگیری از انتشار گازهای سمی در محیط است كه توسط كاتالیزورهایی كه در مبدل اتومبیل ها به كار می رود، انجام می پذیرد. در نانوذرات طلا كه روی دی اكسید تیتانیوم پوشش داده شده اند سیستم كاتالیزوری ده بار موثرتر از كاتالیزورهای معمول برای شکستن اكسیدهای سولفور حاصل از اگزوز خودروها است.

مورد جالب توجه دیگر این است كه اغلب كاتالیزورها به شرایط دمایی و فشار بالا نیاز دارند و نانومواد تحمل چنین شرایط حادی را دارند. همچنین كاتالیزور ها باید به شكل پایداری روی پایه های جامد قرار گیرند. پایه یا نگه دارنده كاتالیست ذره جامدی است كه تخلخل بالایی داشته و سطح مخصوص زیادی در واحد حجم دارد. ذرات كاتالیزور روی کاتالیست قرار گرفته و پیوند بین سطح مشترك آنها اتفاق می افتد و به همین دلیل سطح كاتالیستی زیادی فراهم می نماید. در فناوری نانو، نانوكاتالیزورها روی سطح مواد متخلخلی با حفره های نانومتری قرار گرفته و در سطح بیشتری با واکنش ها ارتباط دارند.

به کار گیری منسوجات نانویی در صنعت خودرو

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،ضدحساسیت پیرایش، مقاومت در برابر اشتعال،خواص ضدمیکروبی وبهبود کارایی صوتی.

در ذیل تعدادی از ویژگی های منسوجات نانویی را برای بر طرف کردن نیازهای صنعت خودرومطرح می کنیم.

*جذب رطوبت

*خودتمیزکردن،دافع ذرات خاک

*تصفیه وفیلتراسیون هوا

*خواص ضد میکروبی وضد باکتری

*خواص آنتی استاتیک

*مقاومت در برابرشعله

*کاهش نویز

*مقاومت در برابر پارگی وسایش

*مقاومت دربرابر UV

به کار گیری نانوافزودنی های سریا (اكسید سریم)

این نانو افزودنی ها در دربرطرف مشكلات حاصل از انتشار گازهای خروجی از اگزوزنقش مهمی ایفا می کنند.همان طور که می دانیم سوخت گاز طبیعی به میزان بالایی اكسیدهای نیتروژن(NOx) را به محیط منتشر می کند. در مورد سایر آلاینده ها از جمله ذرات ریز جامد یا معلق میزان آلودگی كم می باشد. در موتورهای دیزلی بدون فیلتر، میزان ذرات جامد NOx و ذرات معلق خیلی بالا است. حال اگر در همان موتور دیزلی از فیلتر همراه با پوشش ذرات پلاتینیوم برای حذف ذرات جامد استفاده شود، انتشار این ذرات كاهش یافته ولی با این حال خروج NO2 به عنوان یکی از اکسیدهای نیتروژنی به شدت افزایش می یابد. این امر دلیل آن شد که در موتورهای دیزلی استفاده از چنین فیلترهایی ممنوع اعلام شود. در سالهای اخیر بیشتر تلاش ها برای كاهش آلودگی موتورهای دیزلی متمركز شده‌‌اند. این موتورها برای موتورهای تا 5000 اسب بخار مثل اتوبوس های شهری استفاده می شوند. البته افزودنی هایی نانومتری وجود دارد كه باعث افزایش كیفیت سوخت می گردد. افزودنی‌های سوخت، موادی هستند كه به سوخت اضافه می شوند تا انتشار آلاینده خروجی از اگزوز را كاهش دهند و تغییراتی در تولید CO،NOx و HC ایجاد می كنند. ضمنا مواد افزودنی كاهش قابل ملاحظه‌ای در دمای احتراق دود نیز ایجاد می‌كنند. به واسطه حضور افزودنی‌‌های سوخت، مصرف سوخت 5 تا 7 درصد کاهش می‌یابد.

این نانوافزودنی‌ها به همراه فیلترهای مناسب اگزوز استفاده می‌شوند. غلظت این نانوافزودنی ها می‌تواند بین20 تاppm 100 باشد. غلظت‌‌های بالای این مواد مشكلاتی همچون افزایش فشار برگشتی را ایجاد كرده است. با توجه به توسعه نانوپودرها، نانوافزودنی های اكسید سریم به صورت پودر تولید شده است. این امر باعث افزایش كارایی پودر اكسید سریم گردیده است، طوری كه ذرات معلق آلاینده در آن 70 تا 98 درصد كاهش یافته اند. نانوذرات سریم می توانند در تمیز كاری گازهای سوختی خارج شده از اگزوز و تولید مناسب گاز هیدروژن به عنوان یك منبع سوخت پاك بدون ایجاد گازهای سمی عمل نمایند.

منبع: azonano- nanocor- nanowerk -geplastic-nano-nanoclub

کتاب آشنایی با فناوری نانو(کاربردها)2-سلیمی،طاهری،احمدوند