تولید سوخت پاک برای خودروبه کمک فناوری نانو - آکا
همان طور که می دانیم فناوری‌نانو به عنوان انقلاب صنعتی قرن آینده اثرات فراوانی در صنایع گوناگون خواهد داشت.

تولید سوخت پاک برای خودروبه کمک فناوری نانو

فناوری نانو و صنعت خودرو (3)

همان طور که می دانیم فناوری‌نانو به عنوان انقلاب صنعتی قرن آینده اثرات فراوانی در صنایع گوناگون خواهد داشت. یکی از چشم‌اندازهای امید‌وار‌کنندة این فناوری پیشرفته، تحول در صنعت خودرو‌سازی است.دراین قسمت در ادامه ی قسمت اول و قسمت دوم به بخشی دیگر از تحولات صنعت خودروسازی توسط فناوری نانو می پردازیم.

,فناوری نانو،نانو تکنولوژی،مقالات نانو

تولید سوخت پاک برای خودروبه کمک فناوری نانو

آلودگی محیط زیست، خصوصاً آلودگی هوا یکی از بزرگ ترین مشکلات پیش روی بشر در آینده خواهد بود. زندگی شهرنشینی و در کنار آن لزوم به کارگیری ابزارهای جدید و فناوری های ایجاد شده توسط انسان، خصوصاً استفاده روزافزون از وسایل نقلیه در بخش حمل و نقل، عامل اساسی در آلودگی هوا بوده است. امروزه میلیون ها نفر به خودروها به عنوان اولین ابزار در دسترس برای حمل و نقل وابسته هستند. متاسفانه، اکثر این خودروها از سوخت های فسیلی استفاده می کنند. با مصرف بنزین در موتورهای احتراق داخلی، مونواکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن، هیدروکربن ها و دی اکسیدکربن تولید می شود. این مواد شیمیایی موجب آلودگی هوا، باران اسیدی و تجمع گازهای گلخانه ای در اتمسفر و همچنین موجب تخریب لایه ازن می گردند. در سال های گذشته، فعالیت های بسیار وسیعی در سطح بین المللی به عمل آمده است تا ضمن دستیابی به فناوری های جدید در بخش حمل و نقل، نیروی محرکه خودروها نیز به حداقل آلایندگی محیط زیستی برسند. در مورد خودروهای متداول فعلی، می توان به اصلاح ساختار موتورهای احتراق داخلی، کاهش مصرف سوخت، افزایش بازده، تنوع سوخت های مصرفی در جهت استفاده از سوخت هایی با آلایندگی کمتر اشاره کرد.

,فناوری نانو،نانو تکنولوژی،مقالات نانو

آن چنان که پیش می رود پیل های سوختی آینده محرک های خودرو را شکل می دهند. این مولدها بازدهی بالایی دارند و از هیدروژن مایع که پر انرژی ترین سوخت به ازای هر کیلوگرم است، استفاده می کند. پیل های سوختی، باتری ها و سلول های خورشیدی مولدهای برق بدون آلایندگی هستند. در این مولدهای برق به جای دود از اگزوز خودرو آب گرم بیرون می آید. مهم ترین مسئله در انتخاب پیل های سوختی ظرفیت تولید انرژی بیشتر، ایمنی و سلامت بیشتر، سوخت های متنوع و خط مشی موفق تر در جهت از بین بردن گازهای گلخانه ای می باشند. هیدروژن به عنوان سوخت سالم یکی از منابع انرژی با بازدهی عالی و مقرون به صرفه می باشد. ابزاری مناسب و ایمن جهت ذخیره هیدروژن می تواند کاربرد این سوخت تمیز و پاک را افزایش دهد.درواقع ارزش سوختی بالا وفقدان آلاینده های زیست محیطی ،هیدروژن را به سوختی جذاب تبدیل کرده است.  لذا روش های جدیدتولید هیدروژن پاک درحال گسترش هستند.نانو کاتالیست ها در انواع فرایندهای تولید هیدروژن یک عنصرکلیدی می باشند.با کمک ویژگی های نانومتری کاتالیست ها ،می توان میزان فعالیت ،قابلیت انتخاب وعمرکاتالیست ها را کنترل کرد.استفاده از نانو کاتالیست ها پتانسیل خوبی برای کاهش هزینه ها در بر دارد.همچنین نانوذرات ،سایت های کاتالیستی درسیستم ذخیره سازی هیدریدراافزایش می دهدوسرعت جذب ودفع ودما وفشار ذخیره سازی هیدروژن را بهبود می بخشد.

هیدروژن به عنوان سوخت سالم یکی از منابع انرژی با بازدهی عالی و مقرون به صرفه می باشد. ابزاری مناسب و ایمن جهت ذخیره هیدروژن می تواند کاربرد این سوخت تمیز و پاک را افزایش دهد.درواقع ارزش سوختی بالا وفقدان آلاینده های زیست محیطی ،هیدروژن را به سوختی جذاب تبدیل کرده است

 

استفاده از نانوذرات در لاستیک ها

,فناوری نانو،نانو تکنولوژی،مقالات نانو

چنانچه بخواهیم لاستیک ها را مورد مطالعه قرار دهیم خواهیم دید که انواع و اقسام لاستیک ها در کاربردهای مختلف استفاده می شود و هر کدام خصوصیات مربوط به خود را دارد. لاستیک دوچرخه، تراکتور، کامیون، خودروهای سواری، موتورها و... همه در خصوصیات با هم متفاوتند. اما در یک بررسی کلی می توان اجزای لاستیک را مورد بررسی قرار داد. لاستیک از آج، شیارها، برجستگی های میانی، شیارهای مقابل هم و سوراخ های کوچک و همچنین نگه دارنده داخلی تشکیل شده است.

حضور نانوذرات باعث افزایش مقاومت سایشی، افزایش استحکام (بهبود خاصیت مکانیکی)، افزایش حد پارگی و حد شکستگی و زیبایی ظاهری لاستیک می شوند. همچنین همواری، صافی و ظرافت شکل ظاهری تایر را سبب می شوند. همه این عوامل موجب ایجاد محصولی مرغوب، با کیفیت عالی، زیبا و بازارپسند که توانایی رقابت در بازارهای جهانی را داشته باشد، می شود. صنعت لاستیک‌سازی با تأثیرپذیری از فناوری نانو، بازدهی و کیفیت فراوانی خواهد داشت. براساس تحقیقات به عمل آمده چندین ماده نانومتری در صنایع لاستیک سازی کاربرد فراوانی یافته اند که از این جمله می توان به نانوذرات اکسید روی، نانوذرات کربنات کلسیم، نانوذرات الماس ، نانورس و فولرین ها اشاره نمود.

حضور نانوذرات باعث افزایش مقاومت سایشی، افزایش استحکام (بهبود خاصیت مکانیکی)، افزایش حد پارگی و حد شکستگی و زیبایی ظاهری لاستیک می شوند. همچنین همواری، صافی و ظرافت شکل ظاهری تایر را سبب می شوند. همه این عوامل موجب ایجاد محصولی مرغوب، با کیفیت عالی، زیبا و بازارپسند که توانایی رقابت در بازارهای جهانی را داشته باشد،می شود

 با افزودن این مواد به ترکیبات لاستیک، به دلیل پیوندهایی که در مقیاس اتمی بین آنها و ترکیبات لاستیک انجام می‌شود، خواص فیزیکی آنها بهبود می‌یابد. همچنین، می‌توان به افزایش مقاومت سایشی، افزایش استحکام، بهبود خاصیت مکانیکی، افزایش حد پارگی و افزایش حد شکستگی اشاره کرد. زیبایی ظاهری لاستیک نیز از این پدیده تاثیر می‌پذیرد و باعث لطافت، همواری، صافی و ظرافت شکل ظاهری لاستیک می‌شود.

کاربرد نانوذرات اکسید روی

,فناوری نانو،نانو تکنولوژی،مقالات نانو

نانوذرات اکسید روی ذراتی غیرآلی و فعال هستند. کوچکی کریستال ها و خاصیت غیرچسبندگی آن ها باعث شده که نانوذرات اکسیدروی به صورت پودر زردرنگ کروی و متخلخل باشند. استفاده از این نانوذرات در لاستیک باعث زیبایی و ظرفیت‌بخشی، صافی و همواری شکل ظاهری ، افزایش استحکام مکانیکی لاستیک، افزایش مقاومت سایشی (خاصیت ضداصطکاک و سایش)،پایداری دمایی بالا ، طول عمر زیاد ، افزایش حد پارگی ترکیبات لاستیک ،کاهش هزینه‌هاو بازدهی بالا می شود. تمامی این موارد به صورت تجربی ثابت شده‌اند. بهبود خواص فیزیکی لاستیک در اثر اضافه شدن نانوذرات اکسیدروی، ناشی از پیوند ساختار نانوذرات اکسیدروی با مولکول لاستیک است که در مقیاس اتمی صورت می گیرد.اثرات سطحی و فعالیت‌ بالای نانوذرات اکسید روی ناشی از اندازه بسیار کوچک، سطح موثر بسیار زیاد و کشندگی خوب آن است.

کاربرد نانو الماس

,فناوری نانو،نانو تکنولوژی،مقالات نانو

نانوالماس نیز در کامپوزیت ها، لاستیک ها، مواد ضد اصطلاک و روان کننده ها به کار می رود. نانو الماس دارای خواص برجسته ای است که ساختار کریستالی(بلوری)، شکل کاملا کروی، سطح شیمیایی کاملاً ناپایدار ، ساختمان شیمیایی بسیار محکمو فعالیت جذب سطحی بسیار بالا از جمله این خواص هستند. نانوالماس با درصدهای ترکیب مختلف به انواع لاستیک ها اضافه می شود. از این لاستیک در صنعت خودرو و لوله های انتقال آب نیزاستفاده می گردد. با اضافه کردن ساختارهای نانوالماس به لاستیک ها خواص آنها به شکلی قابل توجه بهبود می‌یابد.

موارد ذیل نمونه‌ای از این بهبودها هستند:

*خاصیت انعطاف پذیری لاستیک 4 الی 5 برابر می شود

* استحکام 2 الی 5/2 برابر افزایش می یابد.

* افزایش حد شکستگی تا حدود 620 تا 700 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع

*3 برابر شدن قدرت بریده شدن لاستیک

*افزایش خاصیت ضد پارگی لاستیک در دمای بالا و پایین

کاربردنانورس

,فناوری نانو،نانو تکنولوژی،مقالات نانو

نانورس نیز کاربردهای تجاری نیز کاربردهای تجاری گسترده ای در صنعت لاستیک پیدا کرده است و اکنون شرکت های بزرگ لاستیک سازی به طور گسترده ای از آن در محصولات خود استفاده می کنند. با افزودن این ذرات به لاستیک، خواص آن به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود می‌یابد که به عنوان نمونه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

- افزایش مقاومت لاستیک در برابر سایش

- افزایش استحکام مکانیکی

- افزایش مقاومت گرمایی

- کاهش قابلیت اشتعال

-  پایداری ابعادی در برابر گرما

با اضافه کردن این مواد به ترکیبات لاستیک، به دلیل پیوندهایی که در مقیاس اتمی بین این مواد و ترکیبات لاستیک صورت می‌ گیرد، علاوه بر بهبود خواص فیزیکی آنها، می‌توان به افزایش مقاومت سایش، افزایش استحکام، بهبود خاصیت مکانیکی، افزایش حد پارگی و حد شکستگی اشاره کرد. این مواد بر زیبایی ظاهری لاستیک نیز تاثیر گذاشته و باعث لطافت، همواری، صافی و ظرافت شکل ظاهری لاستیک می‌شوند.

 

کاربرد نانوذرات کربنات کلسیم

,فناوری نانو،نانو تکنولوژی،مقالات نانو

استفاده از نانوذرات کربنات کلسیم در صنایع لاستیک باعث بهبود کیفیت و خواص ترکیبات لاستیک می‌شود. از جمله مزایای استفاده از نانوذرات کربنات کلسیم می‌توان به توانایی تولید در مقیاس زیاد، افزایش استحکام لاستیک، بهبود بخشیدن خواص مکانیکی (افزایش استحکام مکانیکی) و انعطاف‌پذیر شدن ترکیبات لاستیک اشاره کرد. نانودرات کربنات کلسیم علاوه بر بهبود خواص فیزیکی ترکیبات لاستیک، در شکل ظاهری آن نیز تاثیر می‌گذارد و به آن زیبایی و ظرافت می‌بخشد. این امر در مرغوبیت کالا و بازار پسند بودن آن تاثیری بسزا دارد.

نانوذرات کربنات کلسیم برای کسب مزایای ذکر شده به لاستیک‌های طبیعی و مصنوعی نظیر: NR، SBR، BR، EPDM SBS اضافه می‌شود. نتایج نشان می‌دهند که استحکام لاستیک، افزایش می‌یابد. استحکام بخشی نانوذرات کربنات کلسیم، بر اثر پیچیدگی فیزیکی ناشسی از پیوستگی در پلیمرهای آن و واکنش‌های شیمیایی ناشی از سطح تعمیم یافته آن است.

کاربرد دوده

,فناوری نانو،نانو تکنولوژی،مقالات نانو

دوده نیز یکی از مهم ترین پرکننده ها در لاستیک سازی محسوب می شود. این ماده به عنوان یک تقویت کننده به لاستیک ها اضافه می شود. اندازه این ذرات در مقاومت در برابر سایش و خوردگی موثر است. افزودن نانوذرات کربنی به لاستیک به علت افزایش انرژی کشتی سطحی بالای نانوذرات، باعث چسبیدن ذرات به هم می شود که نتیجه آن افزایش مقاومت سایشی و طول عمر بیشتر لاستیک است.

 ادامه دارد...

 

مریم نایب زاده

بخش دانش و زندگی تبیان

منبع : tebyan.net

منبع : بخش مقالات علمی آکاایران
برچسب :