نانو در مهندسي ورزش مروري بر کاربردهاي فناوري نانو در مهندسي ورزش (1)
جمعه 1 اسفند 1393 10:07 AM
فناوري نانو در عرضه ورزش رشد چشم گيري داشته است. کاربردهاي فناوري نانو در ورزش را مي توان در بخش هاي وسايل، پوشش ها، تجهيزات و پزشکي در ورزش ارئه نمود.
در بخش وسايل، اطلاعاتي در خصوص چوب و توپ گلف، واکس اسکي، توپ و راکت تنيس و دوچرخه وجود دارد. در بخش پوشش ها کاربردهاي فناوري نانو در کفش و کفي ورزشي، لباس شنا، پارچه ضد بو و ضد ميکروب و عينک شنا ارائه شده است. قسمت تجهيزات، بخش هاي کف پوش ورزشي، استفاده از فناوري نانو براي افزايش ذخيره ي آب در خاک و خودروي مسابقه اي را در بر مي گيرد و قسمت پزشکي در ورزش بخش هاي تاندون مصنوعي و محافظت پوست را شامل مي شود.
افزايش تقاضا در ورزش براي تجهيزات کامل ورزشي، ضرورت سرمايه گذاري در اين بخش را در سال هاي گذشته آشکار ساخته است. در دنياي ورزش رقابتي کوچکترين تغيير در تجهيزات مي تواند تغييرات چشم گيري در شکست و پيروزي ها ايجاد نمايد. در همين خصوص به علت تأثيرات بسياري که فناوري نانو در بهبود خواص مواد از خود بروز داده است، بسياري از سازندگان لوازم ورزشي مطرح جهان براي بهره گيري از فناوري نانو در توليدات خود، سرمايه گذاري کلاني کرده اند. به طوري که مجموع توليدات سالانه نانولوله هاي کربني، که تنها يکي از نانو مواد مهم با کاربردهاي ورزشي بسيار چشم گير است، طي سال هاي گذشته بسيار افزايش داشته است.
ارزش بازار اين مواد در سال 2007 بيش از 100 ميليون دلار بود که انتظار مي رود سرعت رشد اين بازار همچنان تداوم داشته باشد. توليد کنندگان قصد دارند ظرفيت واحدهاي توليدي خود را تا سال 2012 به هزاران تن افزايش دهند. اين ارقام بيانگر دامنه و فرصت هاي اين بازار است. در حال حاضر کاربردهاي ورزشي، 14 درصد مصرف کل نانولوله هاي کربني را به خود اختصاص مي دهند، که انتظار مي رود اين رقم افزايش يابد. براي آگاهي از تأثير فناوري نانو در وسايل ورزشي، تحقيقات بسياري صورت گرفته است. بر اين اساس فناوري نانو، به عنوان يکي از نيازهاي امروز جامعه ورزش مطرح مي شود از اين رو آگاهي از دستاوردهاي فناوري نانو در دهه هاي اخير براي مهندسان ورزش ضروري است و اهميت جمع آوري آخرين يافته هاي پژوهشي و ابتکارات و ابداعات و محصولات در زمينه فناوري نانو در ورزش حرفه اي در جهان بيش از پيش مورد توجه قرار مي گيرد.
با توجه به حجم زياد کاربردهاي فناوري نانو در ورزش و به منظور ايجاد انسجام و نظم، اين مطالب، در چهار بخش وسايل، پوشش ها، تجهيزات و پزشکي در ورزش ارائه شده است. اين تقسيم بندي بر اساس اهميت موضوع و حجم مطالب هر يک از حيطه ها مشخص شده است. البته مي توان تقسيم بندي ديگري را نيز بر اساس ويژگي ساخت آنها ارائه نمود.
تمام وسايلي که با فناوري نانو توليد شده اند با هدف بهبود عملکرد ورزشکاران و جلوگيري از آسيب هاي احتمالي آنها بوده است، که در برگيرنده وسايل زير است.
شرکت مارومان واقع در توکيو، از فولرين هاي شرکت مواد شيميايي هانجو براي ساخت انتهاي چوب گلف استفاده کرده است. مواد جديد فولرين تيتانيوم در ساخت انتهاي چوب گلف مدل نيو مجستي به کار رفته است. چوب جديد در مقايسه با تيتانيوم معمولي به ميزان 12 درصد بيشتر در مقابل خميدگي مقاومت مي کند. سختي آن 36 درصد بهتر است و سر آن به ميزان 20درصد آلاستيسيته ي بيشتري از خود نشان مي دهد و مسافت پرواز توپ به ميزان 15 يارد افزايش يافته است.
شرکت نانو ديناميک واقع در نيويورک محصول مکمل خوبي براي اين چوب توليد کرده است. اين شرکت توپ گلفي را که مي تواند مسير پرواز خود را اصلاح نمايد، معرفي کرده است؛ بدين معنا که نسبت به توپ هاي معمولي مستقيم تر حرکت مي کند.
اين توپ در هوا تغيير جهت 45 درجه اي نمي دهد، طراحي توپ و نانو مواد مجهول به کار رفته در آن، انرژي دريافتي از سرچوب گلف را بهتر جهت دهي کرده و بنابراين از تلوتلو خوردن و انحراف توپ جلوگيري مي کند. اين دو محصول در رده بندي 10 محصول برتر فناوري نانو جهان در سال 2004 ميلادي جاي داشته اند.
تور سال 2005 فرانسه شاهد دوچرخه سواراني از تيم فوناک بود که از دوچرخه هايي با بدنه حاوي نانولوله هاي کربني استفاده مي کردند. کارخانه سوئيسي ب. م. سي، توليد کننده اين دوچرخه ها ادعا مي کند، اين محصول با نام پرو ماشين کمتر از يک کيلو گرم وزن داشته و از استحکام و سختي عالي برخوردار است.
براي ساخت اين رزين بهبود يافته، الياف کربني را در ماده رزيني که به وسيله نانولوله هاي کربني تقويت شده است، وارد مي کنند. اين کار استحکام و سختي را در فضاهاي مابين فيبرهاي کربني افزايش مي دهد. سطح نانولوله ها به نحوي تغيير داده شده است که پخش آنها در مواد ديگر ساده تر صورت گيرد. اين دوچرخه تنها يک بخش آلياژي دارد که زه قلاب پاييني است. ساختار اين بدنه به وسيله ي قالب گيري توليد مي شود که پس از توليد نياز به ماشين کاري ندارد، اين امر از آسيب ديدن الياف کربني جلوگيري مي کند.
1-3- راکت و توپ تنيس
شرکت بابولات يک خط از راکت هاي تنيس ساخته شده با فناوري نانو را در بولدر ايجاد نموده است. اين شرکت با استفاده از فناوري نانو، توانسته است مقاومت راکت ها را افزايش دهد. شرکت بابولات فرانسوي، با اعمال نفوذ کربن در ابعاد نانو و به کارگيري نانولوله هاي کربني اين راکت ها را توليد نموده است. اين راکت ها را معمولا با اليافي، مشتق شده از گرافيت و کربن توليد مي کنند.
اين شرکت ترکيبي از نانولوله هاي کربني با الياف کربن منظم به منظور توليد راکت هاي مستحکم توليد کرده است. اين ترکيب پنج بار مستحکم تر و منظم تر از کربن در حالت عادي است. در حالي که خم شدن قاب در زمان ضربه، باعث کند شدن سرعت توپ در راکت هاي معمولي مشاهده مي شود، اين راکت ها به خاطر وجود زه مقاوم، عکس العمل خوبي در زمان ضربه از خود نشان مي دهند. در اثر وجود تثبيت کننده هايي در دو طرف مرکز اين راکت ها، مقاومت در برابر تنش افزايش پيدا کرده است. مقاومت در برابر تنش در اين راکت ها 50 درصد بيش از راکت هايي با کربن استاندارد است. اين مدل داراي تثبيت کننده ديگري نيز هست که تنش را از بالاي دسته به وسط قاب در هر طرف از راکت انتقال مي دهد که باعث کاهش خمش عمودي و چرخش قاب راکت در زمان ضربه زدن به توپ مي شود.
مکمل راکت تنيس، توپ آن است. شرکت ويلسون توپي توليد کرده است که داراي دو هسته است. پوشش هاي ما بين آن از هوا مستحکم شده است و اين روش مانعي براي حفظ فشار است. لايه هايي از خاک رس به همراه يک پليمر مايع به توپ اضافه مي شود که خطوط داخل توپ را ايجاد مي کند، صفحات خاک رس با يکديگر در روش موازي هم پوشاني مي شوند. از آنجا که چندين لايه روي هم قرار مي گيرند، هر يک از صفحات بايد هوا را از طريق لايه هاي ديگر به داخل کيسه وارد کنند، بنابراين هوا بهتر در داخل توپ باقي مي ماند. پوشش نانو در دومين هسته داخل توپ تنيس است، که از طريق اسپري و يا غلتانيدن آن بر روي لاستيک به وجود مي آيد. پوسته روي هسته دوم از صفحات روي هم قرار گرفته اي از خاک رس توليد شده است. اين صفحات حدود يک نانومتر ضخامت دارند. از مزاياي اين توپ ها نسبت به توپ هاي معمولي اين است که ديرتر پرزدار مي شوند. بيشترين زمان براي استفاده از توپ هاي معمولي يک و نيم جلسه است اين در حالي است که بيشترين زمان توپ هاي دو هسته اي ويلسون 3 جلسه است. همچنين اين توپ ها داراي ملاحظات زيست محيطي نيز هستند.
تيم ملي اسکي کانادا از اين واکس استفاده نموده است و به زودي هر اسکي بازي مي تواند از آن استفاده کند. کراکس نانو واکس يکي از اولين محصولات جهاني که با استفاده از فناوري نانو شيميايي، پوشش هوشمندي با خواص چند عملکردي ايجاد مي نمايد. اين واکس به وسيله ي شرکت آلماني نانوگيت توليد شده است، که سطح بسيار لغزنده و سختي را ايجاد مي نمايد.
اين پوشش هوشمند يا کاهش دما بسيار مستحکم مي شود و با کريستال هاي برف و پوست، سازگاري بسيار خوبي دارد. محصولات نانو واکس با فرمول هاي مختلفي براي انواع ورزش هاي زمستاني که در شرايط مختلف انجام مي شوند تولد شده اند.
اين محصول نيز در رده بندي 10 محصول برتر فناوري نانو در سال 2004 قرار داشت.
ادامه دارد...
