اين مطالعه، با هدف كسب رويكردي كلي در زمينه استفاده از نانو مواد در صنعت خودرو صورت گرفته و متضمن جزئيات فراگير نيست. با اين وجود، توصيفي اجمالي از پيشرفت‌هاي اين بخش را براي صنايع كوچك و متوسط ارائه خواهد كرد. به همين دليل، جزئيات علمي و فني نانو در گزارش ارائه نشده است.
براي اين كار چهار جنبه اصلي بخش صنعت در تحليل SWOT تشريح مي‌شوند؛ اطلاعات مربوط به «نقاط قوت» و «نقاط ضعف» جديدترين فناوري‌هاي نانو مواد، تشريح شده و با استفاده از «فرصت‌ها» و «تهديدهاي» موجود، روند و جايگاه آينده بخش صنعت توصيف خواهد شد.
براي كسب بهترين نتيجه از اين تحليل، پرسش‌هايي خاص براي هر يك از اين چهار وجه، طرح شده است.
جديدترين فناوري‌هاي صنعتي
«نقاط قوت»
كدام دسته از نانو موادهاي مورد استفاده در صنايع مشابه، در آستانه صنعتي شدن قرار دارند؟
مزاياي فني و اقتصادي آنها چيست؟
«نقاط ضعف»
موانع فني و اقتصادي براي به توليد رساندن و استفاده از اين فناوري‌ها، در صنايع مشابه كدامند؟
روند و جايگاه آينده اين بخش از صنعت
«فرصت‌ها»
چگونه مي‌توان از فرصت‌هاي موجود در تحقيق و توسعه نانو مواد، براي حل مسايل موجود و اصلاح نقاط ضعف توليدات، استفاده كرد؟
«تهديدها»
چه تهديدها و مخاطراتي (فني، تجاري و ريسك‌هاي اجتماعي) با فرصت‌هاي جديد پيوند خورده است؟

نگاه كلي به صنعت خودروسازي
صنعت خودرو بين دو وجه كاملاً متضاد قرار گرفته است. در يك سو، تلاش براي كاهش هزينه ملموس است و در سوي ديگر، رسيدن به فناوري‌هايي با بازدهي بالا و بهبود شرايط زيست‌محيطي، موجب افزايش هزينه‌هاي توليد مي‌شود. با توجه به اين وضعيت، مي‌توان كليدي‌ترين وجوه اين صنعت را به شرح زير برشمرد:
- كاهش آلودگي هوا
- كاهش وزن
- توانايي بازيافت
- ايمني
- افزايش بازدهي موتور (كاهش مصرف)
- زيبايي
- طول عمر بيشتر

كاربردهاي آتي در صنعت خودرو
صنعت خودرو مي‌تواند توسط فناوري نانو از پتانسيل جديدي براي توسعه خود بهره‌مند شود.
طراحي و توليد خودروهاي سواري و كاميون‌ها و اتوبوس‌ها تا 10 سال آينده به ميزان 60 درصد تحت تأثير فناوري نانو و زيرشاخه‌هاي آن قرار خواهد گرفت.
گرايش حاكم بر علم و فناوري، مقياس نانو را هدف قرار داده و صنعت خودرو مي‌تواند از اين روند منتفع شود. مثلاً، انتقال انرژي پيشرفته، كاربرد انرژي‌هاي نوين، كاهش وزن خودرو، افزايش كاركرد مواد، افزايش ميزان آسايش و نرمش، افزايش بهره‌وري در برابر هزينه تمام شده، از جمله مزاياي قابل تعريف فناوري نانو براي صنعت خودرو است. تقريباً تمام اجزاي اين صنعت را مي‌توان توسط اين فناوري بهبود بخشيد (شكل 1). نانو فناوري مي‌تواند صنعت خودرو را در گستره‌اي بزرگ از اختراعات، نواوري‌ها و فرصت‌هاي عظيم، به سوي بازارهايي تازه رهنمون سازد. رقابت‌هاي 10 سال آينده اين صنعت، به احتمال زياد به توسعه و استفاده از فناوري نانو در خودروها وابسته خواهد بود.

 

 

 

 

 

 

 

 

شكل 1: زمينه‌هاي استفاده از نانو فناوري در صنعت خودروسازي

با رويكردي كلي به اين بخش صنعتي، سه سطح متفاوت در اين پروژه تعريف شده است:
سطح 1: حوزه كاربردها
سطح 2: توليدات مربوط به هر كدام از اين حوزه‌ها
سطح 3: نانو موادي كه در اين توليدات به كار مي‌روند و يا از پتانسيل بهبود نقاط ضعف توليدات موجود برخوردارند.
صنعت خودرو مي‌تواند از نانو مواد در چندين حوزه سود ببرد (شكل 2).
- قسمت‌هاي شاسي و بدنه
- موتور و سيستم‌هاي انتقال نيرو
- رنگ و لايه‌گذاري‌ها
- سيستم‌هاي تعليق
- روغن‌كاري و روان‌سازي
- تاير خودرو
- سيستم تخليه و مبدل‌هاي كاتاليستي
- تجهيزات الكتريكي و الكترونيكي

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شكل 2: كاربردها و توليدات نانو در صنعت خودروسازي

تحليل SWOT در صنعت خودرو
شاسي و بدنه
نانو موادي كه بزودي كاربرد صنعتي خواهند يافت
در خصوص موادي كه براي شاسي (اسكلت) و بدنه خودرو به كار مي‌روند، نانوكامپوزيت‌هاي پليمري نقشي حياتي دارند.

مثال‌هايي از كاربردها/ توليدات
- روكش‌هاي فلزي بيروني خودرو مبتني‌بر پلي‌پروپيلن و TPO
- پلاستيك‌هاي اولفين نانو كامپوزيت رسي براي قطعات خارجي
- رس‌هاي معدني در مقياس نانو براي استفاده در پلاستيك‌هاي نانوكامپوزيتي سبك
- تمام اجزاي خودرو كه از لحاظ نظري داراي قابليت استفاده هستند، مثلاً، نانوكامپوزيت‌ها (نانوذرات در ماتريس پليمري) براي استفاده در قطعات تودوزي نظير داشبورد، ستون درها، پوشش‌هاي كيسه هوا، فيلترهاي هوا و... پيشنهاد شده‌اند.

چالش‌ها
- بهره‌وري در هزينه‌ها
- كاهش وزن
- قابليت بازيافت
- ايمني
- زيبايي
- بسياري از پليمرهاي موجود، نيازهاي سخت مكانيكي براي شاسي و بدنه را براورده مي‌سازند، ولي با تكنيك‌هاي رنگ‌آميزي الكترواستاتيكي، مطابقت ندارند. توسعه پليمرهاي رسانا- عايق، اين مانع را برطرف خواهد كرد.

راه‌حل‌هاي ممكن توسط نانومواد و ريسك‌هاي مرتبط
- قطعات سبك و اقتصادي، مصرف سوخت را كاهش داده و افزايش دوام خودرو را در پي دارند. مزيت استفاده از اين نانو كامپوزيت‌ها در صنعت خودرو اين است كه از مواد پركننده (فيلر) كمتري استفاده مي‌شود. اين درحالي است كه عملكرد آنها يا در حد قبلي باقي مانده و يا بهبود خواهد يافت. بعضي از مزاياي اين مواد در مقايسه با مواد معمولي، عبارتند از: شفافيت بيشتر، نفوذپذيري كمتر، استحكام بيشتر، مقاومت حرارتي بالاتر.
- خواص بازدارندگي در برابر آتش، اين نويد را مي‌دهد كه تمام قطعات داخلي خودرو با اين نانوكامپوزيت‌ها ساخته شوند. همچنين، كامپوزيت‌هايي كه با شبكه‌هاي نانويي تقويت شده‌اند، به قابليت عدم فرسايش در برابر هوا دست يافته‌اند و براي استفاده در قطعات خارجي خودرو بسيار مناسب هستند.
- نانوكامپوزيت‌هاي سبز مبتني‌بر كربوهيدرات‌ها، تعاريف جديدي از كامپوزيت‌هاي قابل تجزيه و بازيافت را نويد مي‌دهند.
- گرمايش و سرمايش مطبوع
- شكل‌دهي آلياژهاي حافظه‌دار
- فعال‌سازي نسج‌هاي داخلي

برخي شركت‌هاي فعال در اين حوزه
- جنرال موتورز
- تويوتا
- GE پلاستيك (Noryl GTX) تهيه نانوكامپوزيت‌ها براي قطعات رنگ شونده خودرو
- شركت Nanocor
- شركت 3dsysyems (رزين‌هاي نانوكامپوزيتي)
- شركت Blackhawk Automotive Plastics
- شركت Bayer AG

موتورها و سيستم انتقال قدرت
پيشرفت‌هاي جديد در موتورها و سيستم‌هاي انتقال قدرت، منجر به بهبود عملكرد، بازده مكانيكي و گرمايي، فرمان‌پذيري و اطمينان در اين سيستم‌ها شده است. اين در حالي است كه خروجي‌ها و هزينه‌ها نيز بخوبي كاهش يافته است.

نانوموادي كه بزودي كاربرد صنعتي خواهند يافت
درخواست براي بهبود اقتصاد سوخت خودرو، زمينه‌ساز تقاضا براي استفاده از مواد سبك جديد- مثلاً پلاستيك‌ها- شده است. اين مواد مي‌توانند جايگزين فلزات شوند. بهترين نوع اين پلاستيك‌ها، گران تمام مي‌شود. نانو كامپوزيت‌ها از همين پلاستيك‌هاي سنتي به اضافه ذرات نانومقياسي كه در سراسر آنها پخش مي‌شوند، تشكيل شده‌اند. اين پليمرهاي تقويت شده، ممكن است راه‌حلي اقتصادي براي جايگزيني با فلزات باشند. از لحاظ نظري، نانوكامپوزيت‌ها به راحتي چكش خوار بوده و قالب‌پذيرند، سختي و مقاومتي نزديك به فلزات دارند و بسيار سبكتر هستند. مقاومت در برابر خوردگي، عدم استهلاك در برابر رطوبت، يكپارچگي و قابليت بازيافت همگي از جمله برتري‌هاي اين مواد است.
در موتورهاي درونسوز، فرصت‌هاي زيادي براي استفاده از ساختارهاي نانوكريستالي وجود دارد (استحكام و ميزان تحمل حرارت بزرگتر). مثلاً، انژكتورهاي آينده در موتورهاي ديزلي، توسط لايه‌اي از كربن‌هاي الماسواره لايه نشاني خواهد شد تا مقاومت سايشي آنها افزايش يابد.

چالش‌ها
- بازدهي مكانيكي و گرمايي
- بهبود عملكرد و كنترل‌پذيري
- خروجي‌ها (آلودگي و صدا)
- اطمينان‌پذيري و طول عمر
- سرعت تجاري شدن و هزينه‌ها
- وزن و اندازه

راه‌حل‌هاي ممكن توسط نانومواد و ريسك‌هاي مرتبط
- مواد نانو سراميك، فرصتي مطلوب براي تجديد نظر در ساختار داخلي موتورهاي درونسوز و پوشش اجزاي آن، ايجاد مي‌كنند.
- سيلندرهاي مقاوم در برابر سايش، پيستون‌ها، ياتاقان‌ها و يا قطعات مكانيكي

برخي شركت‌هاي فعال در اين حوزه
- شركت Magna International
- مركز تحقيقات فيات Centro Ricerche Fiat (CRF)
- شركت Electrovac
- شركت فورد موتور
- گروه اوكا (Aveka Group)
- شركت GE Plastics


رنگ‌آميزي و لايه‌گذاري
نانو موادي كه بزودي كاربرد صنعتي خواهند يافت
خواص مواد سنتي، دچار تغيير شده و رفتار سطحي يك ماده بر رفتار حجمي آن تسلط دارد. چنين اثراتي نظير بلوكه كردن طيف فرابنفش (uv)، آنتي استاتيك (عدم ايجاد الكتريسيته ساكن) و خواص رسانشي، نمونه‌هايي از اين برتري‌ها هستند. رنگ‌ها و لايه‌هاي صنعتي، از سه سال پيش به عنوان اولين نامزد استفاده از اين تفاوت‌ها، انتخاب شده‌اند. شركت‌ها پي برده‌اند كه مي‌توانند با تركيبي از نانوذرات، لايه‌هاي نازك را با چسبندگي قوي‌تر و انعطاف‌پذيري بيشتر و تفاوت قيمتي جزئي، توليد كنند. اين لايه‌ها بسيار صاف‌تر، سخت‌تر و بسيار با دوام‌تر هستند. استفاده از اين نانو ذرات، سطوح مقاوم در برابر خراش و نيز سطوح خود پاك‌شونده با جذب رطوبت را نتيجه داده است. تاكنون، شركت‌هاي زيادي در سراسر جهان وارد اين حيطه شده و نانوذرات را با محصولات خود تركيب كرده‌اند.
مثال‌هايي از كاربردهاي لايه نشاني در مقياس نانو
- لايه‌گذاري رنگين كماني
- رنگ‌هاي مبتني‌بر نانو لوله‌هاي كربني
- لايه‌هاي محافظت كننده از خوردگي
- سطوح فوق‌العاده صيقلي
- لايه‌هاي شفاف و مقاوم به خراش
- لايه‌هاي آب‌زدا (دفع كننده آب و رطوبت)- كامپوزيت‌هاي Fluoropolymer
- لايه‌هاي فوتوكروميك و الكتروكروميك (با خواص تغيير رنگ شيشه‌ها به مقدار دلخواه)
- پوليش‌هاي شيمي- مكانيكي براي سمباده‌كاري دقيق در پايان كار
- لايه نشاني چسبنده
- نانوذراتي كه به عنوان ساينده به كار مي‌روند يا در رنگ استفاده مي‌شوند
- سطوح ضد باكتري
- پليمرهاي رسانا (توسط نانو لوله كربني) براي قطعات خارجي كه توسط الكترواستاتيك رنگ‌آميزي مي‌شوند.

چالش‌ها
- قابليت بازيافت
- مطابقت با محيط زيست
- زيبايي
- كاركردهاي كاملاً خاص (الكترواستاتيك، رنگ، خود پاك شوند و...)

راه‌حل‌هاي ممكن توسط نانو مواد و ريسك‌هاي مرتبط
- تمامي لايه نشاني‌ها و سطوح، توسط عوامل محيطي همچون باران، برف، نمك، اسيد، رسوب‌ها، طيف فرابنفش نور خورشيد و رطوبت، در معرض تخريب قرار مي‌گيرند. اين لايه‌ها، ممكن است دچار خراشيدگي، لب پريدگي و يا آسيب‌هاي ديگر به هنگام استفاده، توليد و يا حمل و نقل شوند. براي رفع اين عيوب و كشف راهكارهاي آن، استفاده از نانو مواد و توسعه كاربردهاي جديد آن كارساز خواهد بود.

برخي شركت‌هاي فعال در اين حوزه
- دايملر/ كرايسلر (در بعضي از سري‌هاي مرسدس بنز، از نانو ذرات براي لايه‌هاي شفاف‌كننده و محافظ رنگ، لايه‌هاي محافظ و شفاف‌ساز روي سطوح فلزي و غيرفلزي استفاده شده كه به صورت قابل توجهي در افزايش مقاومت در برابر خراشيدگي و نيز درخشندگي رنگ خودرو، تأثيرگذار بوده‌اند).
- BMW (روكش‌هاي خود تميزكننده مبتني‌بر نانو ذرات)
- شركت صنعتي PPG Industries IncBPG
- شركت DuPont
- شركت Hyperion Catalysis International (كاربرد رنگ‌هاي الكترواستاتيكي)
- شركت Nanoproofed Austria (روكش‌هاي نانويي)
- شركت Tiger Coating (رنگ)
- شركت Asix GmbH (روكش‌هاي سطحي با نانوذرات)
- شركت Gabriel - Chemie GmbH (رنگ‌آميزي و افزودني‌هاي تغليظ كننده)
- شركت Benda Lutz Werke GmbH (رنگ و روكش‌هاي پودري)
- شركت VoestAlpine Stahl GmbH (روكش‌ها)

روغنكاري (روانسازي)
نانو موادي كه بزودي كاربرد صنعتي خواهند يافت
- روان‌سازهاي مبتني‌بر نانوذرات، موجب كاهش اصطكاك بين قطعات درگير و همچنين كمينه‌سازي ساييدگي مي‌شوند. اين كاربري، موجب كاهش هزينه‌ها شده و عملكرد دستگاه‌هاي مكانيكي را بهبود مي‌بخشد. كاهش مصرف انرژي و كاهش آلايندگي، از ديگر نتايج اين روانسازهاست.
- مثال‌هايي از كاربردها/ توليدات نانو روكش‌ها
- سيال‌هاي خنك‌كننده و فرو سيال‌هاي جديد

چالش‌ها
- بهبود خواص روانسازي اصطكاك با استفاده از نانو مواد و افزايش طول عمر قطعات مكانيكي ناشي از آن
- بهره‌وري هزينه‌ها

راه‌حل‌هاي ممكن توسط نانو مواد و ريسك‌هاي مرتبط
- توسعه روانسازها در صنعت خودرو، به چسبندگي لايه‌هاي نانومتري روي سطح مواد وابسته است (تك لايه‌ها). بستن قطعات مي‌تواند به صورت بحراني به چسبندگي مواد در مقياس نانو وابسته باشد.
- روانسازها، عدم استفاده از ياتاقان‌ها

برخي شركت‌هاي فعال در اين حوزه
- شركت ARC Seibersdorf Research GmbH
- شركت ApNano Materials Inc
- شركت Hatco Corp
- شركت IAVF Antriebstechnik AG
- شركت Etc…

سيستم‌هاي تعليق و ترمز
نانو موادي كه بزودي كاربرد صنعتي خواهند يافت
- در سيستم‌هاي تعليق مي‌توان با استفاده از نانو ذرات مغناطيسي در سيال‌ها و سپس استفاده از ميدان مغناطيسي، لزجت سيال‌ها را از حالت سيال نرم تا حالتي تقريباً جامد، تغيير داد. چنين امكاني مي‌تواند موجب طراحي سيستم‌هاي تعليقي شود كه متناسب با اطلاعات دريافتي از حسگرها، وضعيت تعليق را تغيير دهند.

چالش‌ها
- ايمني
- راحتي
- زمان پاسخگويي كوتاه‌تر
- كيفيت بالاتر فرمان‌پذيري خودرو در جاده

راه‌حل‌هاي ممكن توسط نانو مواد و ريسك‌هاي مرتبط
سيا‌ل‌هاي با قابليت تغيير شكل (سياليت) توسط الكتريسيته براي كمك فنرها
ترمز ميراكننده قطعات دورا با استفاده از مگنت‌هاي نانويي كه روي ذرات ميكرو قرار مي‌گيرند.

برخي شركت‌هاي فعال در اين حوزه
- شركت Nental Teves
- شركت TWR
- شركت Bridgestone
- شركت Lord Corporation

تايرها
نانو موادي كه بزودي كاربرد صنعتي خواهند يافت
- جايگزين كردن دوده‌هاي كربني با نانو ذرات رس‌هاي غيرآلي و پليمرها، مي‌تواند تايرها را با محيط زيست همخوان ساخته و مقاومت آنها را در برابر ساييدگي افزايش دهد.
- پوشش‌هاي جديد نانويي مي‌توانند وزن را كاهش داده، حفاظت در برابر فشار را بهبود بخشيده و هزينه‌هاي بازيافت و سوزاندن تايرهاي مستعمل را كاهش دهند.
- دوده‌هاي داراي ساختار نانويي، مي‌توانند طول عمر تاير را افزايش داده، از ميزان اصطكاك بكاهند و باعث كاهش مصرف سوخت شوند.
 -توليد كنندگان اروپايي قطعات الاستيكي (كشدار) و اكسيدهاي غيرآلي، در رويكردي تجربي براي توليد «تاير سبز» مشاركت كرده‌اند. در اين تايرها، سيليكاي نانو ساختار باعث تقويت الاستومرهاي هيدروكربني خواهد شد.

چالش‌ها
- كارايي و اطمينان بالاتر
- بهبود مصرف سوخت
- بهبود تحمل فشار و كاهش بازسازي
كاهش هزينه سوزاندن تايرهاي فرسوده

راه‌حل‌هاي ممكن توسط نانو مواد و ريسك‌هاي مرتبط
- چسبندگي بهتر
- مواد پركننده كمتر
- روكش نانويي

برخي شركت‌هاي فعال در اين حوزه
- شركت Degussa
- شركت Cabot
- شركت Electrovac GmbH
- شركت Bridgestone (BFS)
- شركت Michelin
- شركت Goodyear
- شركت Dana Corp
- شركت Federal- Mogul
- شركت Continental AG

تجهيزات الكتريكي و الكترونيكي
صنعت خودرو، اصلي‌ترين استفاده كننده حسگرها و سيستم‌هاي مينياتوري يكپارچه است. قطعات ميكرو الكترونيك، يكي از نقاط كليدي سيستم‌هاي پيشرفته ايمني حال حاضر در صنعت خودرو هستند. از اين قطعات در كاربردهاي استاندارد خودرو استفاده مي‌شود. حسگرهاي كيسه هوا و حسگرهاي نقشه، از اولين كاربردهايي بودند كه از 1970 آغاز شد.

سيستم‌هاي ديد در شب
- پليمرهاي عبور دهنده بالاي فرو قرمز به دليل جاسازي نانو ذرات در آنها
- حسگرهاي با حساسيت بالا به فرو قرمز

حسگرها
- حسگر كيفيت هواي داخل اتاق
- نشانگر نوع گازهاي خروجي
- منسوجات داراي كاركردهاي پيشرفته

اطلاعات خودرو
- نمايشگرهاي فيلم نازك
- عينك‌هاي واكنشي
- نمايشگرهاي مبتني‌بر نانو لوله‌هاي كربني نصب شده روي شيشه

روشن‌سازي
- لايه‌هاي الكترواپتيكي
- منابع جديد نوري
- سوئيچ‌هاي اپتيكي


منابع:
1. Industrial application of nanomaterials- chances and risks; Future technologies Division of VDI Technologiezentrum
2. European White Book on fundamental research in materials science MAX- PLANCK- Institute fur Metallforschung Stuttgart
3. Foresight Vehicle Technology Roadmap: Technology and Research Directions for Future Road Vehicles (http://www.foresightvehicle.org.uk)
4. Study: NanoCar- Nanotechnology and Converging Technologies in Automotive Industry 2003- 2006- 2010- 2015 by Helmut Kaiser Consultancy
5. "Nanocomposites in the automotive industry" by Gary Lownsdale (www.compositesworld.com)

 

 كاربردهاي آتي نانو در صنعت خودرو 

 

فروش بيش از 55 ميليون خودرو در سراسر جهان طي سال 2002، صنعت خودرو را به بازار اقتصادي بزرگ و صنعتي بسيار جذاب تبديل كرده است. از اين فناوري، بيشتر براي بهبود استحكام، كاهش وزن، توليد مواد با سختي بالا (نانوكامپوزيت‌ها)، استفاده بيشتر از انرژي (پيل‌هاي سوختي) و نانوكاتاليست‌هاي جديد (كنترل آلايندگي) استفاده مي‌شود.
توليدكنندگان خودرو در پي يافتن راه‌هاي استفاده از فناوري نانو به عنوان ابزاري براي كاهش هزينه‌ها و بهبود عملكرد اجزاي خودرو در كنار راحتي و ايمني هستند.
در همين ارتباط، يك شركت بزرگ كه در سال‌هاي 1989، 1990 و 1995 تجربيات موفقي در مطالعه فناوري ميكروسيستم‌ها، ميكروالكترونيك، صنايع خودرو و صنايع هواپيمايي داشته، در ادامه مطالعات خود به ياري 70 خودروساز معتبر دنيا از جمله مرسدس بنز، BMW، فراري، ولوو، پورشه، پژو، جنرال موتورز، فورد و... آمده و مطالعاتي را در زمينه فناوري نانو و فناوري‌هاي مرتبط با آن براي استفاده در صنعت خودرو انجام داده است.
هدف از انجام اين مطالعات، بررسي بازار سراسري كارخانه‌ها، ارگان‌ها، شاخه‌ها، محصولات و تحقيق و توسعه آنهاست. مطالعات، نشان دهنده حجم معاملات و برگشت‌پذيري آن در زمينه‌هاي توليد زنجيره ارزش كارخانه‌ها و موفقيت آنها در كنار استراتژي فرصت‌ها و ريسك‌پذيري براي سال‌هاي آينده است. در اين مطالعات، بازار اين‌گونه محصولات در كشورهاي امريكا، ژاپن، آلمان، چين و ديگر كشورهاي اروپايي و آسيايي، به شكلي جداگانه مورد بررسي قرار گرفته است.
مطابق تحقيقات انجام شده، بازار بخش‌هاي فناوري نانو در صنعت خودرو عبارتند از:
1. توليد و ذخيره انرژي
- پيل‌هاي سوختي
- پيل‌هاي خورشيدي
- كاتاليزورهاي گازوئيلي و بنزيني
- ذخيره‌سازي انرژي
2. مواد نانوساختار، نانو كامپوزيت و نانوذرات
- نانوساختارهاي سبك وزن
- مواد مقاوم در برابر آتش و حرارت
- افزايش استحكام و بهبود پايداري
- رنگ‌ها و پوشش‌هاي نانوساختار و هوشمند
- خود تميز شونده‌ها
- مقاومت در برابر خراش
- عملكرد نوري پوشش‌ها
- مواد قابل برنامه‌ريزي
3. حسگرها و نمايشگرهاي دقيق
- نمايشگرهاي حركت
- نمايشگرهاي فشار
- نمايشگرهاي شيب
- سيستم‌هاي بيومتريك
- حسگرهاي جوي
4. نانو الكترونيك
- مديريت هوشمند موتور
- سيستم روشنايي
- الكترونيك در دماي بالا
- كنترل امنيت
- باطري‌هاي با طول عمر طولاني
5. مواد و پوشش‌ها
- پوشش‌هاي نانوكامپوزيتي با اصطكاك پايين
- پوشش‌هاي نانوكامپوزيتي مقاوم در برابر سايش
- پوشش‌هاي مقاوم در برابر حرارت
6. كاربردهاي زيستي
- تجهيزات بهداشتي
- سيستم‌هاي امداد
- طراحي زيستي
7. توليد
- اندازه‌گيري و كنترل
- ادوات، ابزار و ماشين‌ها
- اتوماسيون
8 . محيط زيست
- فناوري زيست‌محيطي
- بازيافت
- سوخت
9. ابزار نانو و فناوري‌هاي متقارب در صنعت خودرو
- فناوري براساس نانولوله‌هاي كربني
- مدل‌سازي و شبيه‌سازي
- نانوحسگرها و محرك‌ها
- اسپينترونيك و نانومغناطيس

منبع: شركت ايران خودرو

 

 فناوري نانو در خودروهاي آينده 

 

نويسنده : حميدرضا بهرامپوري - پروژه موتور ملي شركت ساپ

رشد تكنولوژي خودرو، مشابه آنچه كه در سال‌هاي اخير رخ داده به صورت موروثي از صنايع بالادستي هوا و فضا صورت پذيرفته است. مثلاً، نوع ساده‌اي از سيستم ترمز ABS براي اولين بار در 1952 در هواپيما به كار گرفته شد. بنابراين، پرداختن به موضوع نانو تكنولوژي در خودرو، بدون شناسايي كاربردهاي هوانوردي اين فناوري، ميسر نيست. طي نيم قرن گذشته، استفاده از مواد كامپوزيت و هوشمند در صنايع هواپيما، گسترش قابل توجهي داشته است. در اين مقاله، سعي شده است ضمن معرفي كاربردهاي مواد اشاره شده در خودرو، علل كندي رشد استفاده از اين تكنولوژي در صنعت حمل و نقل زميني مورد بررسي قرار گيرد.

به‌كارگيري مواد كامپوزيت و هوشمند (يا حافظه‌دار) در صنايع هواپيمايي، همچون هواپيماهاي ترابري نظامي و تجاري، جنگنده‌ها، بالگردها، موشك‌اندازها و ماهواره، رشد فزاينده‌اي داشته است. گرچه توسعه سريع مواد مركب در صنايع هوايي با مزيت نسبي قابل توجهي همراه بوده، اما صنايع حمل و نقل زميني به دلايل ذيل لاك‌پشت‌وار در اين راه گام بر مي‌دارد:
گراني مواد اوليه و فرايندهاي توليد
طولاني بودن زمان توليد كه فرايند توليد انبوه را مختل مي‌كند
اين فناوري به دليل هزينه بالاي بهينه‌سازي فرايندها، تاكنون براي محصولاتي سفارشي نظير خودروهاي مسابقه‌اي به صرفه بوده است (شكل 1).

 

 

 

 

شكل 1: خودروهاي نوين داراي فناوري پيشرفته

توسعه كاربرد مواد مركب در هواپيما و خودرو در دهه‌هاي گذشته، در شكل 2 نشان داده شده است.
از سوي ديگر، تغييرات وزني خودرو به تفكيك اجزاي اصلي طي 20 سال گذشته، رو به فزوني است. براساس شكل 3، خودروي 900 كيلوگرمي «ريتمو» 1978 به خودروي 1400 كيلوگرمي استيلو تبديل شده كه اين امر، بحران افزايش وزن خودرو را نشان مي‌دهد. همان‌طور كه در تقسيم‌بندي ذيل ديده مي‌شود، طي 2 دهه گذشته افزايش وزن اسكلت و موتور خودرو، كمتر از افزايش وزن ديگر قطعات بوده است.
بنابراين، امروزه مجموع وزن قطعات برقي و تزئيني داخل خودرو، با وزن شاسي و بدنه برابري مي‌كند كه كاهش قابل ملاحظه وزن در مجموعه نخست مدنظر طراحان خودرو است. اگر توابع جديد عملكردي همچون حسگرها، محرك‌ها و فرامين الكترونيكي، يكپارچه شوند، مواد مركب مي‌تواند آينده روشني را در خودرو به ارمغان آورد (شكل 4). اين تغيير الگو1 جز با توجه به قيمت مواد هوشمند، قيمت مواد زمينه2 و هزينه‌هاي توليد ممكن نيست. مواد مركب چند منظوره، قادرند حدود 20 درصد از وزن قطعات الكتريكي و مكانيكي سنگين را كاهش دهند كه اين خود مي‌تواند كاهش قيمت خودرو را نيز در برداشته باشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شكل 2: جايگاه نانوكامپوزيت‌ها در حمل و نقل هوايي و زميني

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شكل 3: دو مدل هم كلاس از خودروي فيات

 

 

 

 

 

 

 

شكل 4: فرامين حسگر و محرك

مواد هوشمند يا حافظه‌دار
مواد هوشمند، موادي هستند كه توسط توابعي خاص به عواملي نظير دما، ميدان مغناطيسي، نور، PH، تنش، كرنش و... مربوطند. اين مواد، مي‌توانند جايگزين عملكرد محرك‌ها و حسگرهاي خودرو شوند كه به نوبه خود تأثير بسزايي در كاهش اندازه، وزن و قيمت اجزاي مختلف خودرو دارد. به منظور وضوح مطلب، برخي از انواع اين مواد معرفي مي‌شوند:
مواد پيزوالكتريك3: اين مواد با دريافت تنش، ولتاژ توليد مي‌كنند و برعكس. به بياني ديگر با دريافت ولتاژ مشخصي تنش متناسبي در نمونه ايجاد خواهد شد. اين مواد مي‌توانند به صور مختلف طراحي شوند مثلاً با تغيير ولتاژ قطعه خم شوند يا منقبض شوند.
مواد ترموپوزتيو4: اين مواد در دماهاي مختلف، اشكال هندسي مشخصي به خود مي‌گيرند. فلزات حافظه‌دار يا پوليمرهاي حافظه‌دار از اين دسته‌اند. مثلاً آلياژهاي حافظه‌دار شكلي SMAا5 همان فلزاتي هستند كه شكل اوليه خود را به خاطر مي‌آورند. اين خصوصيات به دليل استحاله فاز مارتزيتي وابسته به دما از ساختار كريستالوگرافي تقارن كم به تقارن زياد بروز مي‏كند. اين ساختار كريستالي جديد همان فاز آستنيت6 يا گاما در مارتنزيت7 است. سه نوع اصلي از اين آلياژها عبارتند از: nickel-aluminum-copper, aluminum-zinc-copper و NiTi) titanium-nickel).
مواد حافظه‌دار مغناطيسي8 : اين مواد با تغييرات مشخصي از ميدان مغناطيسي شكل خود را تغيير مي‌دهند.
موادهالوكروميك9 : اين مواد با تغيير اسيديته يا PH از خود تغيير رنگ نشان مي‌دهند.
مواد فوتوكروميك: موادي كه با تغيير شدت نور، رنگ خود را تغيير مي‌دهند.
نانو لوله‌هاي كربني CNT : نانو لوله، يكي از مقاوم‌ترين مواد ساخت بشر است كه مقاومت مكانيكي و مدول الاستيسيته بالايي دارد. مقاومت مكانيكي 63 گيگا پاسكال و مدول الاستيسته يك تراپاسكال در قياس با فولادهاي با مقاومت مكانيكي بالا (1.2Gpa) تأمل برانگيز است.
سيال هوشمند: خصوصيات اين سيال نظير لزجت، با قرارگيري در ميدان الكتريكي يا مغناطيسي تغيير مي‌كند.
در مجموع، مواد هوشمند علاو‌بر اينكه در يك لحظه به عنوان حسگر و محرك عمل مي‌كنند، مي‌توانند عمليات مكانيكي كنترل شده‌اي را بدون داشتن مكانيزم اضافي، انجام دهند. همچنين، اين مواد علاوه‌بر اشغال فضاي بسيار كم، سازگاري مناسبي با محيط زيست دارند. بنابراين، براي در نظر گرفتن حداكثر مزاياي كاربردي مواد هوشمند در صنعت خودرو مي‌بايستي طراحي سيستم‌هاي جديد از مهندسي اجزاي خودرو شروع شود. به بياني ديگر، با طراحي مواد در اندازه‌هاي مولكولي، مي‌توان به مهندسي مشخصات عملكردي تك‌تك اجزا پرداخت.
شكل 5، كاربردهاي مواد هوشمند و مواد مركب چند منظوره در قسمت‌هاي مختلف خودرو را نشان مي‌دهد.

كاربردها
1. شكل 6، مواد مركب چند منظوره هوشمند در طراحي آيروديناميك سقف خودرو را نشان مي‌دهد. اين ساختار شامل اجزاي ذيل است:
- مواد فعال با فيبرهاي مختلط
- لايه توزيع شده حسگر قابل تغيير شكل
- ساختار كامپوزيت هوشمند

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شكل 5: استفاده از مواد مركب در قسمت‌هاي مختلف خودرو

 

 

 

 

 

شكل 6: مواد مركب فعال چند منظوره

 

 

 

 

 

 

شكل 7: ضربه‌گير فعال

مجموعه اين ساختار، باعث بهبود عملكرد آيروديناميكي سقف در سرعت‌هاي مختلف خودرو مي‌شود. به كمك اين مواد، ضمن كاهش صداي زوزه سقف خودرو به صورت فعال، اغتشاش هواي عبوري از قسمت عقب خودرو قابل كنترل است.
2. ساخت ضربه‌گيرهاي هوشمند سپر براي برخورد كم خطر عابر پياده با خودرو، از ديگر كاربردهاي اين مواد است. در استانداردهاي جديد اروپايي، قواعد خاصي براي محافظت از عابر به هنگام برخورد با خودرو تعريف شده است. اين قانون براي افزايش حفاظت از عابر پياده، چگونگي برخورد سر وي با درب موتور10 را ارزيابي مي‌كند (شكل 7). بنابراين، با قرار دادن مجموعه‌هاي نازك پيزو پليمري يا فيبر نوري در طول ضربه‌گير، به كمك واحد كنترل الكترونيكي (ECU)، سيگنال‌هاي دريافتي ضربه‌گير، تحليل شده و سپس الگوريتم محافظت از عابر پياده با تغيير شكل قسمت‌هاي مختلف نظير درب موتور استخراج مي‌شود.
3. نانوكامپوزيت‌هاي مغناطيسي در توليد حسگرهاي دما، موقعيت و فشار به‌كار مي‌روند. سيكل هيسترسيس موادمركب مغناطيسي مي‌تواند براساس نانو ذرات مغناطيسي طراحي و بهينه شود. بنابراين، مي‌توان رفتارهاي هيسترسيس حسگرها را حذف كرد كه سبب حساسيت و دقت بيشتر حسگرها خواهد شد. چسب‌هاي فعال11 با چگالي متغير نوعي ديگر از اين نانوكامپوزيت‌ها هستند. اين نوع چسب در دماي زير 80 درجه سانتي‌گراد به صورت جامد بوده و در دماي بالاتر تغيير چگالي داده و نرم مي‌شود. امواج ميكروويو، سبب تغيير حالت چسب شده و در نتيجه فرايند توليد، تسريع مي‌شود. بتازگي اين چسب توسط شركت فيات براي چسباندن اجزاي سقف خودرو به كار رفته است.

پانوشت‌ها:
1. Paradigm
2. Matrix
3. Materials Piezoelectric
4. Thermo responsive materials
5. Shape memory alloy
6. Austenite
7. Martensite
8. Magnetic Shape memory alloys
9. halochromic
10. hood
11. Hot-melt

منابع:
1. francesco.butera@crf.it
2. Limpert, R., "Brake design ad safety", SAE International, P. 361, 1992.
3. www.nanotec.it
4 . «گزارشي از كاربردهاي نانوتكولوژي در صنعت خودرو»، كميته مطالعات سياست نانوتكنولوژي، 1382.
5 . «بررسي جايگاه نانوتكنولوژي در صنعت خودرو»، ماهنامه صنعت خودرو، شماره 84، سال هشتم، ارديبهشت 1383.

 

 جايگاه فناوري نانو در خودروسازان بزرگ 

 

خودروسازان بزرگ و معتبر دنيا، توجه به فناوري نانو را از سال‌ها پيش در شمار فعاليت‌هاي خود تعريف كرده‌اند و در اين زمينه، به موفقيت‌هايي چشمگير دست يافته‌اند. در اين مقاله، جايگاه فناوري نانو در خودروسازان بزرگ و معتبر دنيا بررسي مي‌شود.

آئودي
مواد و روكش‌ها: كاربرد استانداردي كه از مدت‌ها پيش مورد استفاده قرار مي‌گيرد، توليد روكش‌هاي منعكس‌كننده چراغ‌هاي جلوي خودرو است. سه لايه متشكل از روكش نازك اوليه منعكس‌كننده، لايه منعكس‌كننده آلومينيمي كه به صورت الكتريكي بر روي سطح نشانده شده است و لايه سطحي ضدخوردگي، تنها چند نانومتر ضخامت دارند.
روي آينه‌هاي داخلي و بيروني خودرو كه مي‌توانند نور را به صورت اتوماتيك تنظيم كنند، از سيستم‌هاي الكتروكروميك استفاده شده است. در اين سيستم‌ها، مطابق با شرايط نوري موجود و با استفاده از تغيير ولتاژ، فرايند شيميايي مناسبي اجرا مي‌شود. در همان حين، از طريق مهاجرت اتم‌هاي ليتيم در لايه‌هاي بسيار نازك، اتم‌هايي ديگر ساخته مي‌شوند. اين امر موجب تغيير شفافيت شده و تنظيم نور به صورت اتوماتيك صورت مي‌گيرد.
فناوري نانو، نقشي قاطع در توليد پنجره‌هاي عايق حرارتي و شيشه‌هاي گرم جلوي خودرو ايفا مي‌كند. لايه‌اي بسيار نازك مبتني‌بر نقره، روي سطح داخلي پنجره‌هاي خارجي ايمن اعمال مي‌شود. اين لايه، موجب انعكاس تابش‌هاي گرمايي رسيده به پنجره شده و چون از نظر الكتريكي بسيار رساناست، اين امكان را فراهم مي‌آورد كه تمام پنجره به صورت كاملاً نامرئي و بدون استفاده از سيم‌هاي آزاردهنده، گرم شود. با اعمال روكش‌هاي ميكرو بر هر دو سمت شيشه آمپرهاي مقابل راننده (يا صفحات ديجيتالي) امكان حذف انعكاس نور از اين سطوح به وجود مي‌آيد و انعكاس نور از اين سطوح، ديگر باعث حواس‌پرتي نخواهد شد. حذف كامل اين نوع انعكاس در اتاقك راننده آئودي مدل TT حاصل شده است.
ذرات نانومقياس كربن سياه نيز نقش مهمي در فناوري تايرها ايفا مي‌كنند. نقش اين مواد در اينجا، افزايش سطح توده‌هاي تشكيل شده از كربن سياه و در نتيجه افزايش چسبندگي مولكول‌هاي لاستيك به اين ماده پركننده است. در اين حالت، انرژي كمتر براي خم شدن، مصرف شده و ساييدگي لاستيك كاهش مي‌يابد.
شركت آئودي مايل است تحقيق در اين زمينه را به صورتي گسترده ادامه دهد. مواردي كه در آينده يافت خواهند شد، عبارتند از تغيير سطوح به نحوي كه يك فيلم مبتني‌بر آب صدمه ايجاد شود و همچنين توسعه پنجره‌هاي ضدآبي كه كثيفي آب، سطح تماس بسيار كمي با آنها پيدا مي‌كنند و در نتيجه به پنجره نمي‌چسبند. اثر برگ نيلوفر آبي، نقش عمده‌اي در رسيدن به اين مزايا ايفا مي‌كند. مايعات بدون اينكه اثري از خود بر جاي بگذارند، از سطح گلبرگ‌هاي نيلوفر آبي سر مي‌خورند و سطوح پنجره‌ها نيز همين حالت را خواهند داشت.
در درازمدت، ساختارهاي خودساماني همچون رنگ‌هاي خود تعميركن، خود پاك‌كن و رنگ‌هاي متغير، قابل تصور است.

بي.ام.و
انرژي: اين شركت خودروهاي هيدروژني را از سال 2001 توسعه داده است. تمركز كنوني اين شركت بر بهبود راه‌هاي ذخيره‌سازي هيدروژن و سوخت‌رساني است.
فناوري اطلاعات و ارتباطات: مفهوم «رانندگي مرتبط» براي ايجاد شبكه‌اي بين راننده، خودرو و محيط، توسعه يافته است. ايده‌هاي موجود در اين مفهوم، شامل «ياري‌رسان پارك» و «كنترل كننده رانندگي» است كه اولي نه تنها محل مناسب پارك را پيدا كرده بلكه خودرو را به صورت اتوماتيك پارك مي‌كند. دومي نيز از چشمي الكترونيكي تشكيل يافته است كه در مسافرت‌هاي طولاني، موقعيت خودرو را در جاده و در ميان خطوط آن كنترل مي‌كند. اجراي اين ايده‌ها به تعداد زيادي نانوحسگر در خودرو، محيط اطراف و همچنين نانورايانه‌هاي بسيار قدرتمند نياز دارد.

دايملر/كرايسلر
مواد و رنگ: نانولايه‌هاي درون شيشه خودرو، مي‌توانند جلوي انعكاس نور را گرفته و خواندن اطلاعات صفحه مقابل راننده را ساده‌تر سازند. زه‌هاي نانوساختار چرخ‌ها و همچنين رنگ‌هاي نانوساختار خودرو، اثر خود پاك‌كنندگي داشته و از تجمع قطرات آب و ذرات آلودگي جلوگيري مي‌كنند.
شركت Evobus كه يكي از شركت‌هاي وابسته به دايملر/كرايسلر است، شيشه‌هاي ضدآفتاب نانوساختار را تهيه كرده است. لايه‌اي بسيار نازك از نانوذرات، ميان دولايه شيشه قرار گرفته و با انعكاس اشعه فروسرخ خورشيد، از گرم شدن اتاق خودرو جلوگيري مي‌كند. در تمام مدل‌هاي مرسدس ساخته شده پس از 2004، نوعي نانوصيقل به كار رفته است كه سختي و مقاومت در برابر خراشيدگي را افزايش داده و در برابر خوردگي مقاومت مي‌كند. در آينده، رنگ خودرو و شكل بدنه آن بنابر دلخواه مالك خودرو قابل تغيير خواهد بود.
انرژي: اين شركت در 7 اكتبر 2002، اولين سري خودروي پيل سوختي را در جهان توليد كرده است. البته، در زمينه قيمت، وزن، قابليت استفاده روزمره و اطمينان‌پذيري اين نوع خودروها، هنوز مشكلاتي وجود دارد كه بايد حل شوند. مسائل اساسي نيازمند به تحقيق، عبارتند از: غشاهاي مبادله پروتون و مبدل‌هاي مبتني‌بر نانولوله‌ها براي متانول.
ايده ديگر اين است كه كل بدنه خودرو را به پيل خورشيدي بزرگي تبديل كنيم. كارايي پيل‌هاي خورشيدي مبتني‌بر فناوري نانو، 10 برابر بيشتر از پيل‌هاي خورشيدي معمولي است. اين شركت در نظر دارد در آينده از پيل‌هاي خورشيدي رنگي استفاده كرده و انرژي خورشيدي را با استفاده از سطحي بزرگ، جمع‌آوري كند.
ايمني: به تحقيقات ايمني حمل و نقل، اهميت زيادي داده شده است. سيستم «رانندگي بدون تصادف» 50 درصد از كل تصادفات را كاهش خواهد داد. فناوري نانو در هر سه زمينه ياد شده نقش اساسي ايفا خواهد كرد.
حمايت بهينه از راننده در حين رانندگي عادي: سيستم‌هاي ديد در شب كه توسط پليمرهاي پر شده با نانوذرات و شفاف نسبت به نور فروسرخ ايجاد مي‌شوند، رانندگي در تاريكي را تسهيل خواهند كرد. نانو دوربين‌ها مي‌توانند محيط اطراف را از ديد راننده ضبط كرده و نرم‌افزارهاي هوشمند پردازش تصوير، امكان شناسايي خودروهاي ديگر، عابرين پياده، تابلوهاي كنار جاده، چراغ‌هاي راهنمايي و رانندگي و نشانه‌هاي روي جاده را فراهم ساخته و قبل از وقوع حادثه به راننده هشدار دهند.
هشدار قبل از بروز خطر: «كمك كننده‌هاي خطوط جاده» از تعداد زيادي نانوحسگر و قطعات الكترونيكي استفاده كرده و خطوط روي سطح جاده را تشخيص مي‌دهند و به محض اينكه خودرو در معرض خطر خروج از جاده قرار بگيرد، به راننده هشدار مي‌دهند. شبكه فراگيري كه به طور عمده با استفاده از فناوري نانو ايجاد خواهد شد، به تدريج مي‌تواند سيستم كنترل مسافرتي شبكه‌اي را ايجاد كند. اين سيستم، از سيگنال‌هاي ارسالي از خودروي جلويي، استفاده كرده و براي احتياط بيشتر، سرعت خودرو را كاهش مي‌دهد تا فاصله با خودروي جلويي افزايش يابد.

كاهش اثر تصادفات
الف- بدنه ساخته شده از مواد نانوساختار مستحكم، از آسيب ديدن مسافران جلوگيري مي‌كنند.
ب- سيستم‌هاي ترمز اتوماتيك با حسگرها و مواد بسيار مستحكم اثر تصادف از پشت را تا 80 درصد كم مي‌كنند.
پ- كش‌هاي برگشت‌پذير كمربند ايمني در صورت ايجاد حركات لغزشي و يا توقف‌هاي ناگهاني ثبت شده توسط نانوحسگرها، فعال شده و سپس اين اطمينان را ايجاد خواهند كرد كه مسافر يا راننده در امن‌ترين حالت ممكن براي زمان تصادف قرار دارد.

فيات
مواد: شركت فيات با همكاري شركت NanoWorld Projects در زمينه كاربردهاي فناوري نانو و همگذاري مولكولي مواد كاملاً ابداعي همچون سطوح ضداصطكاك، سطوح خود تميزكن، جلوگيري از خوردگي و قطعات الكتريكي تحقيق مي‌كند. انتظار مي‌رود كاربردهاي نوري و فوتوني نيز براي استفاده در بخش‌هاي مختلف صنعتي توسعه يابد.
CRFا1 با پروژه Growth Nanomag در زمينه توسعه استفاده از آلياژهاي منيزيم در خودرو همكاري مي‌كند. اين همكاري، توسعه روكش‌هاي نانوكامپوزيتي تميز و سازگار با محيط زيست براي جايگزيني روكش‌هاي معمولي را شامل مي‌شود. چنين روكش‌هايي علاوه‌بر اقتصادي بودن، مقاومت بالايي در برابر خوردگي و سايش از خود نشان مي‌دهند.
روشنايي: نوآوري فيات در اين عرصه از فناوري نانو، بر سيستم‌هاي روشنايي كارامد و كوچك با كاركرد آگاهانه تمركز دارد، به نحوي كه هيچ يك از فناوري‌ها و محصولات مرتبط نمي‌توانند به آن دست يابند. اين شركت در حال توسعه محصولاتي نو با ويژگي‌هاي بارز زير است:
- قابليت انطباق هوشمندانه و سازگارپذير با محيط اطراف
- محصولات با طراحي پيشرفته شامل ميكروقطعات نوري
- فناوري‌هاي جديد براي تأمين منابع نوري
با وجود سيستم‌هاي نوري هوشمند، امكان ايجاد لامپ‌هاي جلويي انطباق‌پذير وجود دارد كه اين امر موجب توسعه استراتژي‌هاي خاص براي كنترل تابش نور به منظور انطباق با استانداردهاي حاكم در آينده خواهد شد.
موفقيت اصلي طراحي نوري، به كارگيري انعكاس‌دهنده‌هاي سطحي قطعه‌قطعه در لامپ‌هاي جلوست كه بعداً در لامپ‌هاي عقب نيز به كار رفت.
در ميكروقطعات نوري، قطعات هندسي چند منظوره‌اي براي استفاده از مزاياي بالقوه منابع جديد نوري (تراشه LED، پليمرهاي منتشركننده نور) تهيه شده‌اند.
فناوري‌هاي تراشه LED براي پيش توليد لامپ‌هاي عقب به كار رفته‌اند و يك آزمايشگاه مخصوص در(CRP Amaro (Udine براي تسهيل انتقال اين فناوري به خط توليد لامپ‌هاي خودرو تأسيس شده است.
حسگرها: هدف نهايي شركت فيات از تحقيق در زمينه حسگرها، ايجاد يك توصيف سه بعدي كامل و دقيق از محيط اطراف خودرو از طريق جمع‌آوري داده‌هاي فضايي و استخراج اطلاعات ويژه از نظر هندسه، عمق، موقعيت و حركت اشياي مختلف است.
بتازگي تحليل فناوري‌هاي فروسرخ دور و نزديك، تعريف بهترين نقشه راه براي يكپارچه‌سازي و بهره‌برداري از مفهوم ايمني پيشگيرانه را امكان‌پذير ساخته است. در پيشرفت‌هاي صورت گرفته، آميختن داده‌هاي حاصل از رادار با داده‌هاي به دست آمده از حسگرهاي مبتني‌بر ديد، مورد توجه قرار گرفته است.
حسگرهاي ديداري به طور عمده براي ايجاد سيستم‌هاي روشنايي سازگارپذير با محيط و مديريت ADAS مورد استفاده قرار خواهند گرفت (مثلاً براي خاموش كردن ACC هنگام مه).
براي دستيابي به توصيفي سه بعدي از محيط اطراف، پروژه‌اي ملي براي تكميل تشخيص دو بعدي تصوير مانند از صحنه‌هاي اطراف، همراه با داده‌هاي كمي درباره اشياء شروع شده است. اين سيستم، مبتني‌بر روش‌هاي غيرفعال به دست آوردن تصوير همراه با دورسنجي فعال ليزر است و يك نقشه داده‌اي، از شدت و فاصله ايجاد مي‌كند كه با تغيير محيط، لحظه به لحظه تغيير مي‌كند. تحقيقات ويژه‌اي در زمينه حسگرهاي پيزوالكتريك در حال انجام است تا بتوان به راه‌حلي مناسب براي تشخيص برخورد با عابر پياده دست يافت.
اطلاعات: هدف اين تحقيقات، توسعه فناوري‌هاي پيشرفته براي سيستم‌هاي اطلاعاتي پوشيدني و همچنين قابل نصب روي داشبورد است. تحقيقات در اين زمينه، بر عينك‌ها و نمايشگرهايي كه روي چشم قرار مي‌گيرند، تمركز دارد. در ضمن به مجتمع‌سازي قطعات اپتوالكترونيك كوچك، مواد فعال جديد و فناوري‌هاي ميكرو توجه ويژه‌اي معطوف شده است.
انرژي: تحقيقات در زمينه انرژي، بر يكپارچه‌سازي فناوري‌هاي ميكرو و نانو در زمينه‌هاي زير متمركز است:
- پيل‌هاي سوختي ميكرو
- راكتورهاي ميكرو
- محفظه احتراق ميكرو
- پيل‌هاي فوتوولتايي
- پيل‌هاي فوتوولتايي حرارتي
- ابزار بادي
راه‌حل‌هاي جديد نيز در زمينه‌هاي زير تحقق يافته‌اند:
- پيل‌هاي سوختي ميكرو بر روي فيلم
- محفظه احتراق ميكرو
- فناوري فوتوولتايي حرارتي ميكرو
فعال‌سازي: در حال حاضر، برخي مواد هوشمند بويژه SMA (آلياژهاي داراي حافظه شكلي) و پليمرهاي الكتروفعال، براي استفاده‌هاي اوليه در صنعت خودرو به عنوان ميكروفعال‌ساز، در دسترس هستند. اين مواد، از مزايايي همچون وزن كم، كاهش هزينه و كوچك بودن برخوردارند.
از طريق قرار دادن فعال‌سازها در ساختارهاي متحرك، مكانيسم‌هاي فعال‌سازي مي‌توانند به ميزان زيادي ساده شوند.
كاربرد چفت‌هاي كاميون SMA در سطح صنعتي توسعه يافته و اطمينان‌پذيري و كاهش هزينه را در پي داشته است. سري‌هاي توليد شده، در حال گذراندن آزمون‌هاي جاده‌اي براي كاميون‌ها و خودروهاي معمولي هستند. در زمينه سيستم‌هاي تهويه هوا، يك سيستم انتشار هواي جديد توانسته است از طريق جايگزيني موتورهاي e.m معمولي با يك فعال‌ساز ارزان، باعث افزايش اطمينان‌پذيري و كاهش هزينه شود.

فورد
مواد: شركت فورد، كامپوزيت‌هاي 5 درصدي نانورس تغيير يافته با انيدريد مالئيك را به عنوان عاملي كوپلينگ، مورد مطالعه قرار داده است. اين كامپوزيت، نسبت به پلي‌پروپيلن پر شده با تالك به ميزان 20 درصد، افزايش سختي معادل 50 درصد از خود نشان داده است.
ايمني: فورد و شركت‌هاي زيرمجموعه آن، تلاش مي‌كنند تا خود را به عنوان شركتي پيشتاز در زمينه افزايش ايمني رانندگان خواب‌آلود با استفاده از فناوري نانو، معرفي كنند. به اين منظور، از ميكرودوربين‌ها و نانوحسگرها استفاده مي‌شود تا چشم راننده يا ميزان آگاهي او را در زماني كه فرمان را شل‌تر از حالت عادي نگه داشته‌اند، بررسي كنند.

جنرال موتورز
مواد: واحد تحقيق و توسعه شركت جنرال موتور براي اولين بار در 1999 شروع پروژه nano-TPO را اعلام كرد. نانوكامپوزيت‌هاي تجاري پلي‌اولفين، از سال 2002 در كاميون‌هاي كوچك سافاري و آسترو مورد استفاده قرار گرفته‌اند. يك ماتريكس TPO پر شده با 5/2 از نانورس، جايگزين پلي‌پروپيلن پر شده با 15 درصد از تالك شده است. براساس گفته پژوهشگران شركت جنرال‌موتور، nano-TPO از استحكامي برابر با پلي‌پروپيلن پر شده با تالك برخوردار بوده، اما 7 تا 8 درصد سبك‌تر از آن است. در اين نانوكامپوزيت جديد، استحكام ضربتي در دماي پايين و همچنين كيفيت سطحي ماده، توسعه يافته است. مقامات رسمي جنرال‌موتور اين پروژه را «بدون هزينه» ناميده‌اند زيرا قيمت بالاي noao-TPO از طريق وزن كم و ديگر مزاياي هزينه‌اي آن جبران مي‌شود. اولين استفاده تجاري اين كامپوزيت در حجم بسيار كمي صورت مي‌گيرد، اما پروژه‌هاي بزرگتري نيز در دست اقدام است. در كاربرد اوليه، تأكيد بيشتر بر صفحات عمودي بدنه و بخش‌هاي داخلي است. نمونه اوليه ساخته شده rocker-panel، ا20 درصد سبك‌تر از نوع پلي‌پروپيلن پر شده با تالك آن است. همچنين استفاده از اين محصول در تزئينات داخلي خودرو، مورد بررسي قرار گرفته است.
انرژي: جنرال موتور، درحال تحقيق در خصوص نسل بعدي تانك‌هاي برودتي ذخيره هيدروژن است. اين تانك‌ها علاوه‌بر كاهش اتلاف هيدروژن ناشي از جوشيدن، موجب كاهش وزن سيستم مي‌شوند. ريخت‌شناسي نانوساختارهاي جديد كشف شده از كربن در اين زمينه بسيار مورد علاقه است زيرا در اين ساختارها، اتم‌هاي هيدروژن مي‌توانند به سطح ساختارهاي كوچك كربني متصل شده و يا در ميان آنها قرار گيرند. كاربرد ديگري كه اين شركت بر آن تمركز دارد، استفاده از ميكروكانال‌ها در غشاهاي الكتروليتي پليمري براي پيل‌هاي سوختي است. اين كار باعث افزايش كارايي و عملكرد پيل سوختي مي‌شود.

هوندا
انرژي: يكي از موارد تحقيقاتي هوندا در زمينه پيل‌هاي سوختي، استفاده از آلياژهاي عامل‌دار شده سطحي و نانوذرات هسته- پوسته (نانوپوسته‌ها) براي ذخيره‌سازي هيدروژن است.
هوندا تاكنون بيش از 10 خودروي با پيل سوختي را براي آزمايش توليد كرده است. ويژگي اصلي اين خودروها، سيستم ذخيره انرژي با كارايي بالا، خروجي زياد و فوق خازني آنها است كه به طور مستقل، توسط شركت هوندا توسعه يافته‌اند. اين سيستم ذخيره انرژي، امكان رانندگي با قدرت و اطمينان بالا را فراهم مي‌آورد.
مواد: اين شركت، در حال جست‌وجوي راهي براي استفاده از الياف كربني و نانوذرات درون مواد كامپوزيتي تقويت شده و مطالعه استفاده از اين كامپوزيت‌هاي مستحكم در خودرو است. همچنين، توسعه روشي ساده براي توليد نانوكامپوزيت‌هاي سبك وزن نيز در دست مطالعه است.

پژو/سيتروئن
فناوري اطلاعات و ارتباطات: تمركز اصلي تحقيقات اين شركت بر حوزه سيستم‌هاي الكترونيكي خودرو است. اين شركت در نظر دارد با استفاده از كوچك‌سازي و تركيب اجزاء قطعات اصلي مكانيكي و هيدروليكي خودرو را (فرمان، سيستم‌هاي ترمز، كمك فنرها...) با سيستم الكترونيكي جايگزين كند. تمام اين اجزا بايد به صورت شبكه بوده و كاركردهايي اضافي داشته باشند. به اين ترتيب، تمام اجزاي خودرو هوشمند خواهد شد.
انرژي: شركت پژو با پروژه‌هاي مشترك تحقيقاتي اروپا، در زمينه ذخيره هيدروژن با استفاده از نانولوله‌ها (براي استفاده در پيل‌هاي سوختي) همكاري مي‌كند. اين شركت در سال 2001، يك خودروي 30 كيلوولتي پيل سوختي با غشاي مبادله‌كننده پروتون را توليد كرده است.

تويوتا
فناوري اطلاعات و ارتباطات: شركت‌هاي تويوتا و سوني، درخصوص مفهوم POD با يكديگر همكاري دارند تا ارتباط بين خودرو و راننده را به سطحي جديد منتقل سازند. اين سيستم به‌گونه‌اي طراحي شده است كه بتواند با استفاده از يك سري حسگرها، داده‌هاي مطابق با خواست راننده را شناسايي و ذخيره كرده و از اين طريق، وسايل تفريحي را در اختيار وي قرار داده و تجربه و هيجان رانندگي را بهبود بخشد. تشخيص متغيرهاي محيطي، استفاده مناسب از فرمان، شتاب‌دهنده‌ها و ترمزها و نيز تشخيص ميزان ضربان قلب و تعرق راننده، مسائلي هستند كه نياز به استفاده از تعداد زيادي حسگرهاي بسيار ريز دارند.
انرژي: اين شركت، در پايان سال 2002 اولين خودروي پيل سوختي خود را ارائه كرد. استفاده از فناوري نانو، باعث بهبود عملكرد پيل سوختي، ذخيره هيدروژن و كاهش وزن خودرو خواهد شد.
تويوتا شروع به استفاده از نانو لوله‌هاي كربني در مخازن ذخيره هيدروژن كرده است. برنامه اين شركت، توسعه مخازن ذخيره هيدروژن سبك و كوچك براي خودروهاي پيل سوختي (FCEV) است. ويژگي نانولوله‌هاي كربني، جذب هيدروژن در دماي پايين و رهاسازي آن در دماي بالاست. براي تجاري‌سازي اين محصول، حداقل نسبت جذبي هيدروژن پايدار بايد 3 درصد باشد. تويوتا در حال تلاش براي توسعه استانداردهاي بين‌المللي در زمينه ارزيابي سيستم‌هاي نانولوله‌هاي كربني است. به باور تويوتا، نانولوله‌ها فناوري مهمي براي خودروهاي پيل سوختي بوده و جايگزين خودروهاي بنزيني خواهند شد.
در اين شركت، در زمينه توليد پيل‌هاي خورشيدي لايه نازك با كارايي بالا از طريق فناوري نانو، مطالعاتي صورت مي‌گيرد.
مواد: تويوتا اولين نمونه نانوكامپوزيتي به كار رفته در خودرو را، اواخر دهه 80 توليد كرده است. تحقيقات اصلي اين شركت در زمينه مواد آينده، بر موارد زير تمركز دارد:
1. مواد كاركردي (مانند مواد پليمري كاركردي، كاربردهاي مهندسي ژنتيك، طراحي مولكولي، سنتز تركيبي)
2. مواد- ساختارهاي نهايي (مانند مواد نانوساختار، مواد فوتونيك با كارايي بالا، مواد داراي ساختار ايجاد شده با ليتوگرافي و مهندسي اين مواد، مواد هيبريدي جديد)
3. ساخت مواد تحت شرايط فوق‌العاده (مانند دستكاري اتم مولكول، سنتز مواد در دماهاي بالا/ پايين، ساخت مواد با كمك ليزر، مهندسي كاربردي فوق بحراني
4. هدف اين تحقيقات در كنار بهبود عملكرد، بازيابي كامل مواد است.

فولكس واگن
مواد: فولكس واگن با شركت اسرائيلي Nano-Materials متحد شده است تا مواد جديدي براي استفاده در موتورها، دنده‌ها و سيستم‌هاي انتقال، توليد كنند. تمركز ويژه اين تحقيقات بر توسعه نوعي خاص از روان‌كننده‌هاست كه نيازي به تعويض ندارند. به اين ترتيب، تعويض بسياري از قطعات نيز دير به دير صورت گرفته و در نتيجه عمر خودرو به ميزان زيادي افزايش مي‌يابد.
اين شركت، از مطالعه روش‌هاي تركيب مواد آلي و معدني از طريق تبديل مولكول‌هاي DNA به نانوسيم‌هاي هادي و همچنين مطالعه ويژگي‌هاي مواد جديد، حمايت مي‌كند. اين مواد تركيبي، هم از خصوصيات خودآرايي مواد آلي برخودار بوده و هم ويژگي‌هاي بسيار مطلوب مواد معدني را در خود دارند. كاربردهاي احتمالي اين مواد تركيبي، شامل استفاده از آنها در تراشه‌هاي رايانه‌اي و كنترل موتور مي‌شود.

پانوشت‌ها:
1. Centro Ricerche Fiat

 

 محصولات تجاري فناوري نانو مرتبط با حوزه خودرو 

 

نويسنده : حامد افشاري

محصول: Clarity Defender
توليد كننده: كارخانه Nanofilm
قيمت: 14.95 دلار امريكا
سايت: www.nanofilmtechnology.com
اين محصول، آب باران را دفع كرده و موجب مي‌شود برف و يخ به سادگي از سطح شيشه پاك شوند. اين ماده، مانع چسبيدن حشرات، فضولات پرندگان، شيره درختان و قير به شيشه مي‌شود. آب گل آلود نيز از روي سطح شيشه سر مي‌خورد. اين محصول تا يك سال از شيشه جلوي خودرو، آينه‌ها و ديگر قطعات شيشه‌اي محافظت مي‌كند و استفاده از آن آسيبي به رنگ يا تزئينات خودرو وارد نمي‌سازد.
محصول ياده شده براي تمامي شيشه‌هاي خودروها، وانت‌ها، قايق‌ها و غيره مناسب بوده و استفاده از آن، كمتر از 30 دقيقه طول مي‌كشد.
محصول Clarity Defender، ديد راننده را در شرايط رانندگي در شب‌هاي باراني، تا 34 درصد افزايش مي‌دهد. اين امر، 1 ثانيه از طول زمان واكنش راننده مي‌كاهد. در سرعت 60 مايل در ساعت، اين امر به معني 88 فوت قدرت ديد بيشتر است.
اين محصول تنها محصول نانوفناوري از نوع خود است و در سطوح مولكولي، پيوندهايي شيميايي با شيشه ايجاد مي‌كند. از اين محصول مي‌توان در شيشه‌هاي خارجي منازل و دفاتر نيز استفاده كرد.
يكي ديگر از محصولات اين شركت، فيلم‌هاي نانوكامپوزيتي كنترل انرژي است كه در وسايل حمل و نقل و همچنين شيشه ساختمان‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين محصول، جلوي عبور اشعه فرو سرخ را از شيشه مي‌گيرد. در نتيجه، از هزينه‌هاي اضافي براي سرمايش و گرمايش محيط پيشگيري مي‌شود. اين محصول، دائمي، با دوام و مقاوم در برابر آلودگي است. فيلم نانوكامپوزيتي حدود 3 تا 5 ميكرون ضخامت داشته و براي استفاده روي شيشه طراحي شده است.

محصول:Energy- controlling Nanocomposite films
با استفاده از اين محصول مي‌توان نحوه ورود طيف فرو سرخ كه بيشترين ميزان گرماي انتقال يافته توسط نور خورشيد را در خود جاي داده است، در بهره‌وري هزينه‌هاي انرژي گامي به جلو برداشت.
توسط اين لايه‌ها مي‌توان از ورود طيف گرمايي به داخل خودرو و ساختمان پيشگيري كرده و هزينه خنك‌سازي را به مراتب كاهش داد.

نام محصول: NanoWax
توليد كننده: Eagle One
قيمت: 9.99 دلار امريكا
سايت: www.eagleone.com
اين محصول، تنها محصول نانوفناوري از نوع خود است كه براي از بين بردن خراش‌هاي بدنه خودرو به كار مي‌رود. كاربرد اين محصول، درخشش خاصي به رنگ بدنه خودرو مي‌بخشد.
استفاده از نانوفناوري در اين محصول، موجب شده است تا استفاده از اين واكس راحت‌تر شده و پس از مصرف نيز هيچ لك سفيد رنگي روي رنگ خودرو باقي نمي‌ماند.
ذرات بزرگتر سطح تماس كمتري ايجاد مي‌كنند كه در نتيجه حفاظت كمتري نيز از سطح به عمل مي‌آورند. در مقابل افزايش سطح تماس، در صورت استفاده از نانو ذرات پوشش بهتر و چسبندگي بيشتري با بدنه خودرو را فراهم مي‌آورد.
محصولات نانويي اين توليدكننده عبارتند از:
- NanoWax
- NanoWax Spray
- Nano- Polish
- Nano- Protectant

 

 

 

 

ذرات بزرگتر سطح تماس كمتري ايجاد مي‌كنند كه در نتيجه حفاظت كمتري نيز از سطح به عمل مي‌آورند. در مقابل افزايش سطح تماس، در صورت استفاده از نانو ذرات پوشش بهتر و چسبندگي بيشتري با بدنه خودرو را فراهم مي‌آورد.

 

 

 

 

محصول NanoWax در سطح رنگ نفوذ كرده، از آن حفاظت مي‌كند و درخششي ماندگار به آن مي‌بخشد. اين واكس، خراش‌هاي روي بدنه را نيز از بين مي‌برد.
محصول Nano-Polish شيارهاي روي چرخ‌ها و سطوح فلزي را از بين برده و آنها را پاك مي‌كند و از سطوح فلزي در برابر خوردگي محافظت مي‌كند.
محصول Nano- Protectant به منظور تميزكنندگي بهينه، بهبود كيفيت و ايجاد حفاظت در مقابل اشعه فرابنفش، در سطح نفوذ مي‌كند.

محصول: NanoBreeze
سازنده: NanoTwin Technologies, Inc
سايت: http://www.nanobreeze.com/index.html
قيمت: 29.97 دلار امريكا
تصفيه كننده هواي خودروي Nano Breeze، از طريق گردش هوا در داخل خودرو و به وسيله اكسيداسيون فتوكاتاليتي، هوا را تصفيه مي‌كند. نمونه دستگاه مربوط به خودرو اين شركت از فناوري مشابه دستگاه تصفيه هواي اتاق اين شركت استفاده مي‌كند.
در دستگاه NanoBreeze® Room Air Purifier ساخت شركت NanoTwin Technologies, Inc از نانوفناوري فتوكاتاليكي براي تميز كردن و تصفيه هواي داخل اتاق استفاده شده است. بر طبق گزارش‌هاي جديد، شواهد علمي زيادي مبني‌بر آلودگي بيشتر هواي محيط‌هاي سربسته در مقايسه با هواي خارج به دست آمده‌اند. انسان‌ها حدود 90 درصد از اوقات خود را در فضاي سربسته سپري مي‌كنند، از اين‌رو ريسك به خطر افتادن سلامت انسان در محيط سربسته، بيشتر از محيط خارج است.
دستگاه تصفيه‌كننده هواي Nano Breeze، دستگاهي با وزن اندك و كاربرد خانگي است كه قادر به جداسازي گازهاي مضر از سوخت يا تنباكو، جرم‌هاي هوازي يا آلرژن‌ها1، بوهاي ناخوشايندي ناشي از كپك يا زباله، بخار متصاعد شده از پلاستيك‌ها، مواد معطر و مواد شوينده است. اين محصول، مواد شيميايي ارگانيك فرار (VOC)ا2 و همچنين مواد گازي شكل زيستي را اكسيد مي‌كند.
مواد شيميايي فرار به صورت گاز از بعضي مواد جامد يا مايع متصاعد مي‌شوند و بسياري از اين گازها مي‌توانند تأثيرات مخربي بر سلامت انسان داشته باشند. غلظت بسياري از VOCها در محيط سربسته، مي‌تواند تا 10 برابر بيشتر از محيط خارج باشد. اين مواد از دود تنباكو، سوخت‌هاي فسيلي، مواد پلاستيكي، حلال‌ها و مواد معطر متصاعد مي‌شوند. يك bioaerosol، قطره‌اي كوچك يا پودري ميكروسكوپي با منشأ بيولوژيكي است كه در هوا معلق باشد. متداول‌ترين Bioaerosolهاي موجود در محيط اطراف ما، عبارتند از: كپك‌ها، باكتري‌ها، ويروس‌ها، گرده گل‌ها و شوره سر.


كريستال‌هاي دي اكسيد تيتانيم (TiO2) كه تنها 40 نانومتر قطر دارند، ماشيني مولكولي را تشكيل مي‌دهند كه انرژي خود را از نور دريافت مي‌كند. دي اكسيد تيتانيم، ماده‌اي نيمه هادي است كه با فوتون‌هاي فرا بنفش شارژ مي‌شود. زماني كه اين نانوذره‌ها شارژ هستند، ذرات بنيادي آزادي توليد مي‌كنند كه موجب تبديل آلاينده‌هاي ارگانيك به دي‌اكسيد كربن و آب مي‌شوند. به اين فرايند، اكسيداسيون فتوكاتاليتي گفته مي‌شود.
در دستگاه NanoBreeze® Room Air Purifier از فيلتر استفاده نشده و اوزن نيز توليد نمي‌كند. فيلترهاي HEPA آلاينده‌هاي موجود در هوا را به جاي اكسيداسيون، جمع‌آوري مي‌كنند. براي جمع‌آوري گازها نيز به فيلترهاي كربن نياز است. فيلترها نياز به تعويض دارند و در نتيجه، هزينه استفاده از آنها براي مصرف‌كننده بالاست. تصفيه‌كننده‌هاي الكترونيكي هوا به دو دسته يونيزه‌كننده‌ها و توليدكننده‌هاي اوزن تقسيم مي‌شوند.
يونيزه كننده‌ها ذرات غبار را باردار مي‌كنند كه در نتيجه يا در سطح اتاق نشست مي‌كنند و يا روي صفحات فلزي جمع‌آوري مي‌شوند كه بايد آنها را به‌طور مرتب تميز كرد. يونيزه كننده‌ها گازها و بوهاي نامطبوع را از بين نبرده و توليد اوزن مي‌كنند. قدرت اكسيداسيون اوزن به اندازه TiO2 نيست. اوزن سمي بوده و مي‌تواند موجب تشديد آسم شود. استفاده از توليد كننده‌هاي اوزن در محيط سربسته توصيه نشده است.
دستگاه Nano Breeze ® Room Air Purifier هيچ ماده مضر ناشي از اشعه فرابنفش، براي پوست يا چشم انسان توليد نمي‌كند. تصفيه كننده‌هاي فرابنفش هوا، از اشعه مخصوص ميكروب‌كشي استفاده مي‌كنند كه ميكروب‌ها را از طريق از بين بردن DNA آنها مي‌كشد. اشعه UVC براي تمامي موجودات زنده مضر است. تصفيه‌كننده‌هاي فرابنفش مخصوص ميكروب‌كشي، گازها را از بين نبرده و مي‌توانند توليد اوزن كنند. دستگاهNanoBreeze® Room Air Purifier از نوعي محف

ظه توليد نور ثبت شده استفاده مي‌كند. سطح خارجي محفظه، از نوعي ماده فايبرگلاس تشكيل شده است كه با لايه نازك نانومتري از TiO2 فتوكاتاليتي پوشانده شده است. اين ماده، تمامي تشعشعات فرابنفش لامپ را جذب مي‌كند.
هوا در دستگاه Nano Breeze به وسيله كاهش3 و اكسيداسيون تصفيه مي‌شود. اين محصول، از طريق آدرس اينترنتي http://www.nanotwin.com قابل خريداري است.
اين محصول، جزو 10 محصول برتر نانوفناوري در سال 2005، توسط سايت Forbes.com انتخاب شده است.
در جدول روبه‌رو، دو نمونه از دستگاه تصفيه هواي خودروي اين شركت با يكديگر مقايسه شده‌اند.

محصول: Rain Magic Liquid Windshield Wiper
سازنده: Rain Magic
سايت: http://www.rainmagic.com
قيمت: 19.99 دلار امريكا
اين تميز كننده مايع شيشه خودرو، بر پايه نانوفناوري ساخته شده است. اين محصول به مدت يك سال روي شيشه دوام مي‌آورد. ويژگي‌هاي آن عبارتند از:
- بدون الكل و استون و غيرحلال
- غيرسمي
- غيرآتش‌زا
- دافع آب و لك
- پوشاندن خراش‌ها
- به تيغه برف پاك‌كن آسيب نمي‌رساند
- قابل استفاده بر روي بيشتر پلاستيك‌ها و پلي كربن‌ها
- قابل استفاده روي هر نوع شيشه (خودرو، عينك، صفحه كامپيوتر، نمايشگرها، آينه و غيره)
اين محصول، روي موتورهاي هارلي ديويدسن، هوندا و دوكاتي آزمايش شده است. اين محصول، با بالا بردن چسبندگي قطرات آب به يكديگر، ديد راننده را در زمان باران بهبود مي‌بخشد و مانع چسبيدن حشرات به شيشه مي‌شود.

محصول: K and W Nano Technology Permanent Head Gasket and Block Repair
شركت: K and W Products
قيمت: 29.99 دلار امريكا
در تهيه اين محصول، از نانوذرات استفاده شده است. اين ذرات، داخل درزهايي را پر مي‌كنند كه ساير محصولات قادر به پر كردن آنها نيستند. مزاياي اين محصول عبارتند از:
- بهبود دائمي
- عدم نياز به فشار سيستم سرمايش به هنگام درزگيري
- تعمير واشر سرسيلندر4 و ديگر واشرها
- از بين بردن نشتي‌هاي سيستم سرمايش خودرو
- قابل استفاده در موتورهاي بنزيني و ديزلي و موتورهاي 4، 6 و 8 سيلندر
- قابل استفاده در قطعات آلومينيمي، چدني، مسي، برنجي و پلاستيكي

محصول: Engine Treatment, Oil additives and fuel treatment
شركت: XADO
سايت: http://www.xado.com و http://www.xado.ir نمايندگي ايران
قيمت: هر ژل موتور بنزيني 16 هزار تومان
اين شركت اوكرايني يكي از بزرگترين شركت‌هاي توليدكننده مواد شيميايي در سطح اروپاست كه از 1991 آغاز به توليد و عرضه محصولات خود كرده و با داشتن آزمايشگاه‌هاي بسيار مجهز، توجه خود را به فناوري‌هاي جديد و پيشرفته معطوف كرده است. زادو، با داشتن نمايندگي انحصاري در 32 كشور جهان و شبكه فروش بسيار گسترده، در حال حاضر 50 كشور جهان را تحت پوشش خدمات و فناوري‌هاي خود دارد.
ژل‌هاي ترميم‌كننده موتور در صورتي كه ساييدگي قطعات مختلف موتور كمتر از 60 تا 70 درصد باشد، قادر به بازسازي سطوح ساييده است. به اين صورت كه حرارت حاصل از اصطكاك را جذب كرده و لايه‌اي سراميكي با سختي بسيار بالا و زبري بسيار پايين حدود 06/0 ميكرون (60 نانومتر) تشكيل مي‌دهد. دوام اين لايه، حدود 80 هزار كيلومتر است. اين لايه، اصطكاك قطعات موتور را به حداقل ممكن مي‌رساند، لقي‌هاي بين رينگ‌ها و جداره سيلندر را بهينه مي‌كند، كمپرس سيلندر را بهبود مي‌بخشد و در نهايت به افزايش شتاب و توان خودرو مي‌انجامد.
از ديگر مزاياي اين ژل، رفع روغن‌سوزي ناشي از سايش، كاهش مصرف سوخت، كاهش آلاينده‌هاي خروجي اگزوز، افزايش عمر مفيد قطعات سايشي و مهمتر از همه ترميم موتور در حين كار است. به بياني ديگر، به باز كردن موتور و تعويض قطعه نيازي نيست.
اين ژل‌ها در انواع مختلف براي موتورهاي بنزيني، گازوئيلي و گيربكس‌هاي سبك و سنگين طراحي شده‌اند.

محصول: لايه شفاف روي رنگ خودرو
شركت: مرسدس بنز
شركت مرسدس بنز براي اولين بار در خودروي كلاس S خود، از لايه‌هاي شفاف نانو ذره‌اي استفاده كرده است.
برطبق ادعاي اين شركت، لايه‌هاي ياد شده مقاومت بسيار بالاتري نسبت به لايه‌هاي متداول، در برابر خراش از خود نشان مي‌دهند. اين امر باعث مي‌شود كه رنگ خودرو تا مدت بسيار طولاني‌تري شفافيت خود را حفظ كند.

محصول: نانو كامپوزيت‌هاي عايق كاري
شركت: Industrial NanoTech, Inc
قيمت: هر گالن 59 دلار
شركت INI مواد نانوكامپوزيتي خاصي براي عايق كاري تهيه كرده است كه يكي از كاربردهاي آن، عايق كاري بدنه خودرو به منظور پيشگيري از ورود گرما و خنك‌تر ماندن خودرو است. اين فناوري، موجب مي‌شود تا سيستم تهويه كمتر كار كند و مصرف سوخت كاهش يابد.
از اين محصول، نمونه‌هايي براي استفاده در خانه و كارخانه‌ها توليد شده و روزنامه usatoday، گزارشي در اين خصوص منتشر كرده است.
اين نانوكامپوزيت‌ها از 30 درصد رزين اكريلي و 70 درصد Hydro- NM- Oxide تشكيل شده است.

پانوشت‌ها:
1. Allergens
2. Volatile Organic Chemicals
3. Reduction
4. Head Gesket

 

 توليد پودر نانوسيليسيم كاربيد (SiC) براي توليد كامپوزيت آلومينيم سيليسيم كاربيد (Al/SiC) با خواص جديد 

 

نويسنده : مرتضي امروني حسيني

كامپوزيت Al/SiC داراي خواص ويژه‌اي است كه افزايش خواص مكانيكي و سبكي قطعات مختلف خودرو را در پي دارد. اين موارد در نهايت به كاهش مصرف سوخت و حفظ محيط زيست مي‌انجامد.

نانوتكنولوژي و صنعت خودرو
نانوتكنولوژي به عنوان انقلاب صنعتي قرن آينده، اثرات فراواني در صنايع گوناگون خواهد داشت. يكي از چشم‌اندازهاي اميدواركننده اين تكنولوژي پيشرفته، تحول در صنعت خودروسازي است.
يكي از اصلي‌ترين موضوعات نانوتكنولوژي، ساخت مواد با خواص جديد است. اين مواد، ارزش افزوده بسيار بالا و كارايي بالاتري در تمام صنايع خواهند داشت كه صنعت خودرو نيز از آن مستثني نخواهد بود.
ساخت بدنه‌هاي سبكتر و مقاومتر براي خودرو، ساخت لاستيك‌هايي با مقاومت سايشي بهتر، ساخت قطعات موتور با عمر چند برابر، كاهش مصرف سوخت خودرو، ساخت باتري‌هايي با انرژي بالا و دوام بيشتر، ساخت نانوساختارهايي مبتني‌بر كربن به عنوان سوپر اسفنج هيدروژني در خودروهاي پيل‌سوختي، ساخت حسگرهاي چند منظوره براي كنترل فرايندهاي مختلف در خودرو، ساخت كاتاليزورهاي اگزوز خودرو براي كاهش آلودگي هوا، لايه‌هاي بسيار محكم با خصوصيات ويژه‌اي مثل الكتروكروميك (رنگ‌پذيري الكتريكي) با خود پاك‌كنندگي براي استفاده در شيشه‌ها و آينه‌هاي خودرو و سازگار كردن خودرو با محيط‌زيست و بسياري از موارد ديگر، از جمله كاربردهاي نانوتكنولوژي در صنعت خودرو است. همچنين، جايگزيني كربن سياه در تايرها با ذرات رس و پليمرهاي نانومتري، تكنولوژي جديدي است كه تايرهاي سازگار با محيط زيست و مقاوم در برابر ساييدگي را به ارمغان مي‌آورد.
يكي از اثرات مثبت نانوتكنولوژي، افزايش بازده موتورهاي درونسوز كنوني است. اين موتورها، حدود 15 درصد از انرژي ذخيره شده در بنزين را به نيروي محركه تبديل مي‌كنند. از سوي ديگر، وزن متوسط ماشين‌هاي امروزي حدود 1500 كيلوگرم است. با استفاده از نانوتكنولوژي، پيش‌بيني مي‌شود كه بتوان بازده را تا 5 برابر افزايش داد و نيز وزن وسايل نقليه را به ميزان 10 برابر كاهش داد. لذا مي‌توان اميدوار بود كه وسايل نقليه با استفاده از اين فناوري تا 50 درصد بهبود كارايي داشته باشند.
كل درامد صنايع خودروسازي از يك تريليون دلار فراتر مي‌رود (فروش شركت جنرال‌موتورز كه حدود 1/15 درصد از بازار 2001 را در دست داشت، 3/177 ميليارد دلار در اين سال بود). الگوهاي خريد وسايل نقليه جديد، تابع اقتصاد جهاني است. در شرايط ركود كنوني، عواملي اقتصادي نظير مصرف اندك سوخت و سوخت جايگزين، اهميت فزاينده‌اي دارد. با افزايش ميزان توليد در سطح جهاني و كاهش سود و قدرت تصميم‌گيري خريداران، توليدكنندگان خودرو و دست‌اندركاران صنعت حمل و نقل، بيش از هميشه خواهان اصلاحاتي در محصول و فرايند توليد هستند.
خصوصيات ويژه صنعت خودرو، آن را به بازاري مستعد براي ورود نانوتكنولوژي تبديل كرده است. اين بازار، بسيار بزرگ بوده و با پيشرفت زمان، پذيرش سريعي براي ايجاد محصولات جديد دارد (در مقايسه با ديگر محصولات داراي پيچيدگي مشابه).
صنعت خودرو، از سويي در معرض فشارهاي ناشي از قيمت سوخت و مسائل ايمني است و از سوي ديگر به شدت تحت تأثير سلايق و تنوع در درخواست‌هاي مشتريان براي مدل‌هاي جديد خودرو است.
بنابراين، تمايل زيادي به ورود فناوري‌هاي نوين در اين صنعت وجود دارد. خودرو، همانند لباس براي بسياري از افراد، فقط يك كالاي ضروري نيست بلكه وسيله‌اي براي ابراز شأن، منزلت و سبك زندگي تلقي مي‌شود. به همين دلايل، صنعت خودرو يكي از اولين نقاط ورود فناوري‌هايي است كه بيش از عملكرد، نوگرايي در آنها مطرح است. مثلاً، پوشش‌هاي پنجره الكتروكروميك، كه مي‌توانند به صورت دلخواه يا خودكار، شيشه‌ها را تيره سازند، يكي از كاربردهاي بالقوه نانوتكنولوژي است كه احتمالاً پيش از نفوذ به ديگر بازارهايي همچون صنعت ساختمان، در ساخت خودروهاي پيشرفته جايگاهي خواهند يافت.

كاربردهاي نانوتكنولوژي در صنعت خودرو
نانوتكنولوژي، كاربردهاي بسياري در صنعت خودرو دارد كه مهم‌ترين آنها عبارتند از:

مواد ساختاري و پوشش‌ها
با توجه به اهميت نانوكامپوزيت‌ها در صنعت خودرو و اينكه يكي از مصرف‌كنندگان بزرگ نانوكامپوزيت‌ها، صنعت حمل و نقل است. در اين بخش با تفصيل بيشتري به موضوع مي‌پردازيم.

الف- نانوكامپوزيت‌هاي پليمري
نياز اقتصادي رو به افزايش سوخت در عرصه حمل و نقل، تقاضا براي استفاده از مواد جديد سبك وزن مانند پلاستيك را كه مي‌تواند جايگزين فلز شود، افزايش داده است. انواع خوب اين پلاستيك‌ها گران‌قيمت هستند. نانوكامپوزيت‌ها، دسته جديدي از مواد مورد مطالعه جهاني هستند كه شامل پليمرهاي قديمي تقويت شده با ذرات نانومتري هستند. در واقع، نانوكامپوزيت‌ها گروهي از پلاستيك‌هاي انباشته از مواد معدني هستند كه شامل مقدار كمي (كمتر از 10 درصد) از ذرات ريز نانومقياس (اغلب خاك رس) هستند. در حالت نظري، اين مواد مي‌توانند به آساني به صورت اكسترود يا قالب، به شكل نهايي در آيند. اين در حالي است كه از استحكام و قدرت فلز برخوردار بوده و از آن سبك‌تر هستند.
خاصيت مهمي كه براي نانولوله‌هاي كربني ذكر شده است، رسانايي الكتريكي آنهاست كه با توجه به اين ويژگي‌ مي‌توان با كاربرد آنها در بدنه خودرو و ديگر قسمت‌ها، از روش رنگ الكترواستاتيكي براي رنگ‌آميزي خودرو استفاده كرد (توضيح بيشتر در قسمت رنگ و پوشش ارائه شده است).

ب- نانوكامپوزيت‌هاي فلزي
استفاده از نانوبلورهاي فلزي به صورت تركيبات ساختاري حجيم (Bulk) در صنعت خودرو، از فرصت‌هاي زيادي برخوردار است. استفاده از اين مواد در بدنه خودروها با نانوكامپوزيت‌هاست. مثلاً، نانوبلورهاي فولاد مزاياي زيادي در ارتقاي درجه استحكام ايجاد مي‌كنند. شركت تويوتا از اين مواد در ساخت خودروهايش استفاده كرده است.
نانوبلورهاي فولاد، نسبت استحكام به وزن را به نحوي قابل ملاحظه بهبود مي‌بخشند. اين ويژگي‌ مي‌تواند از افول صنعت فولاد و جايگزيني آن توسط كامپوزيت‌هاي پليمري، جلوگيري كند. در مجموع، نانوبلورهاي فلزي در قسمت‌هاي مختلف خودرو نظير موتور، باعث استحكام و سختي مي‌شوند.
سراميك‌ها، از لحاظ سختي داراي قابليت رقابت با اين‌گونه مواد هستند، اما بسيار شكننده‌اند. نانوبلورهاي سراميكي، بسيار با دوام بوده و قادرند تركيباتي را كه نياز به سختي، مقاومت فرسايش و اعوجاج گرمايي بالايي دارند، ارتقا بخشند.
افزودن نانوذرات اكسيد آلومينيم به آلومينيم، باعث مي‌شود تا مقاومت آن در برابر ساييدگي، مشابه بهترين ياتاقان‌هاي فولادي شود.

پ- رنگ و پوشش
استفاده از نانوتكنولوژي در رنگ، باعث افزايش كيفيت رنگ و كاهش مصرف آن مي‌شود. نكته مهم در اين زمينه، جاذبه رنگ براي جلب توجه مشتري به محصول است. مثالي در اين مورد مي‌گويد: "The color sails your products" رنگ، باعث فروش توليدات شما مي‌شود». رنگ، عاملي مهم در جلب توجه مشتري است. استفاده از رنگ‌هاي مقاوم در برابر نور خورشيد، ساييدگي و همراه با خاصيت صيقلي بالا (جلاي زياد) در خودرو ضروري است. نانوتكنولوژي به دو صورت به اين بخش كمك مي‌كند: يكي انتخاب مواد مناسب در رنگ و ديگري روش‌هاي بهينه رنگ كردن.
نانوذرات با اندازه‌هاي مختلف، نورهايي با فركانس‌هاي متفاوت ساطع مي‌كنند. لذا مي‌توان از آنها براي توليد رنگ‌هاي گوناگون استفاده كرد.
كاربرد جالب توجه در اين بخش، استفاده از نانولوله‌هاي كربني در رنگ است. فيبريل‌ها، ساختارهاي ويژه‌اي هستند كه از نانولوله‌هاي كربني ساخته مي‌شوند (استوانه‌هايي متشكل از 8 لايه گرافيتي كه از فاز بخار به عمل مي‌آيند) و خاصيت رسانايي بالايي دارند. فيبريل‌ها از لحاظ شكل ظاهري شبيه به رشته‌هاي ماكاروني در ابعاد ميكروسكوپي هستند. قطر خارجي آنها 10 نانومتر و قطر داخلي آنها 5 نانومتر و طول آنها از 1 تا 10 ميكرون متغير است.
كاربرد فيبريل‌ها در رنگ، باعث رسانايي آن مي‌شود و مي‌توان از آن براي رنگ كردن خودرو به روش قطره‌هاي باردار شده استفاده كرد (روش رنگ الكترواستاتيكي). در اين روش، رنگ و قسمت‌هايي را كه قرار است رنگ شوند، باردار مي‌كنند تا جاذبه الكتريكي بين آنها باعث جذب رنگ شود. به اين ترتيب، كارايي رنگ، چه از لحاظ كيفيت و چه از لحاظ كميت (ميزان رنگ مصرفي) ارتقا مي‌يابد. در اين روش، رنگ به‌طور دقيق روي سطح مورد نظر مي‌نشيند و از پراكنده شدن آن جلوگيري مي‌شود. لذا كارايي آن بالا رفته و سريع و تميز و مقرون به صرفه مي‌شود. همچنين، اين روش باعث كاهش انتشارات سمي (VOC) مي‌شود (نمودار 1).

 

 

 

 

 

 

 

نمودار 1: كارايي رنگ الكترواستاتيك

 

 

 

 

 

رشته‌هاي فيبريل مشاهده مي‌شوند كه حدود 200 هزار بار بزرگتر شده‌اند

كارايي رنگ الكترواستاتيكي، چهار برابر بيشتر از رنگ به روش اسپري است. در روش الكترواستاتيكي 80 درصد از رنگ روي قسمت مورد نظر مي‌نشيند، اما در روش‌هاي ديگر اين مقدار به 20 درصد مي‌رسد.
فناوري پوشش‌دهي مبتني‌بر نانوتكنولوژي، چه از طريق فرايندهاي سل‌_ژل و چه روش‌هاي نانوذره‌اي، كاربردهايي را ارائه مي‌دهند كه در صنعت خودرو داراي جذابيت تجاري هستند. در زمينه پنجره‌هاي فتوكروميك و الكتروميك يا پنجره‌هايي كه به ترتيب تحت تأثير نور و الكتريسيته تغيير رنگ مي‌دهند، تحقيقاتي صورت گرفته است. با تعداد زيادي از روش‌هاي مبتني‌بر نانوذرات و فرايند سل-ژل، مي‌توان اين گونه شيشه‌ها را توليد كرد.
پوشش‌هاي سراميكي نانوذرات، موجب پايداري حرارتي و مقاومت به فرسايش در قطعات موتور مي‌شوند.
پوشش‌هاي مبتني‌بر نانوذرات، ويژگي مواد خود پاك‌كننده را از خود نشان داده‌اند (شركت BMW به همراه شركت Creavis در اين زمينه فعال هستند).
آلودگي هوا براي اكثر كشورها بويژه كشورهاي اروپايي، معضلي جدي است. در فرانسه، 30 ميليون خودروي آلاينده هوا در حال تردد هستند. از آنجا كه به ازاي 100 كيلوگرم كاهش وزن، 5/0 ليتر در مصرف سوخت در هر صد كيلومتر صرفه‌جويي مي‌شود، استفاده از سيليسيم به معني كاهش آلودگي است.
استاندارد ميزان CO2 توليد شده توسط خودرو در اروپا تا سال 2008، حداكثر 140 گرم بر كيلومتر و تا سال 2012، حدود 120 گرم بر كيلومتر در نظر گرفته شده است.
بخش محيط‌زيست ساپكو در زمينه بررسي كامپوزيت Al/SiC و كاربردهاي مختلف آن در صنعت خودروسازي و تهيه كامپوزيت‌هاي مختلف با درصدهاي متفاوت SiC اقدام به تحقيق و تهيه پودر نانو SiC كرده و صحت تشكيل آن توسط دستگاه تفرق اشعه (XRD) X دانشكده متالورژي دانشگاه تهران مورد تأييد قرار گرفته است.