استفاده از فناوری نانو در سبک سازی خودرو

از آنجا که صنعت حمل و نقل یکی از مهم ترین مصرف کنندگان سوخت های فسیلی به حساب می آید یکی از مهم ترین دغدغه های بخش انرژی، کاهش مصرف سوخت در خودروها و وسایل نقلیه است. با توجه به خواص بی نظیری که از نانو مواد در تهیه فرآورده های نفتی حاصل می شود، تحقیقات گسترده ای در زمینه صنعتی کردن نانومواد در صنعت اتومبیل سازی صورت گرفته است.

استفاده از فناوری نانو در سبک سازی خودرو

کاهش وزن خودرو از جمله کارهای مهم جهت کاهش مصرف انرژی می باشد. به کارگیری مواد مستحکم و سبک کلید اساسی این مشکل محسوب می شوند. همان طور که می دانیم وزن خودرو و قرص و محکم بودن آن در برابر تصادفات دو مولفه مهم اند که سال ها در تضاد با هم بودند.  چنانچه از محکم ترین عناصر در خودرو استفاده می شد، وزن آن بالا می رفت و اگر خودرو از یک عنصر سبک ساخته می شد، استحکام حداقلی در آن وجود نداشت امروزه نانوکامپوزیت ها به خوبی چنین تضادی را حل کرده اند.نانو کامپوزیت ها می توانند یک ماده مقاوم با استحکام بالا را طوری با ماده دیگر همراه کنند که سبکی و استحکام را با هم ایجاد کند. هر چه خودرو سنگین تر باشد قدرت مانور و سرعت حرکت آن کمتر و در عین حال مصرف سوخت آن بیشتر است.در این راستا تحقیقاتی در زمینه استفاده از فلزات و آلیاژهای سبک و استفاده از مواد تقویت شده با نانوساختارها صورت گرفته است.

هم اکنون به منظور سبک سازی خودرو از آلیاژهای آلومینیوم، منیزیم، تیتانیوم و پلاستیک ها در بدنه خودرو و اجزای موتور استفاده می شود.

استفاده از آلیاژهای آلومینیوم در ساخت قطعات موتور باعث کاهش 30درصدی وزن می گردد. همچنین استفاده ازنانو کامپوزیت های در گلگیر جلو و عقب خودرو باعث کاهش 25 درصدی وزن شده است.

منیزیم به خاطر دارا بودن ویژگی های خاص فیزیکی و مکانیکی (به لحاظ استحکام و ایمنی و وزن) مورد توجه سازندگانخودرو قرار گرفته است. به عنوان مثال حضور منیزیم در اتومبیل و استفاده از روکش نانو کامپوزیتی باعث کاهش وزن در قسمت بدنه خودرو به میزان 40 درصد و برای درها حدود 25- 30% می باشد. بر اساس محاسبات انجام شده به ازای هر 100 کیلوگرم کاهش وزن در اتومبیل 5/0 لیتر در مصرف سوخت در هر 100 کیلومتر صرفه جویی می شود و در حقیقت با به کارگیری منیزیم قدمی بزرگ در ایجاد محیطی سالم برداشته شده است.هدف فناوری نانو در این قسمت ساخت بدنه های سبکتر و مقاومتر برای خودرومی باشد.

شیشه و آینه ضد مه و ضد بخاربااستفاده از فناوری نانو

یکی از تحولات فناوری نانو استفاده از پوشش های ضدمه و ضدغبار در آینه و شیشه های خودرو است. آینه ها و شیشه های فعالی که همواره تمیزند و به کمک نانو موادی که از نور خورشید برای تسریع فعالیت شان استفاده می کنند، عمل می کنند. قطرات بخار آب هرگز روی سطح آینه ها به صورت قطره جمع نمی شود بلکه به واسطه خصوصیت فوق آبدوستی سطح سریعاً روی سطح پخش شده و یک لایه سنگین آب روی سطح ایجاد می کند. این لایه به واسطه افزایش تدریجی وزن تمایل به سقوط دارد.

در این کاربرد خاصیت آبدوستی شیشه توسط دو لایه Tio2 وSio2 ایجاد می شود. ترکیب sio2 در لایه خارجی قرار دارد و کشش سطحی بین آب و شیشه را کم می کند.Tio2 در لایه داخلی قرار دارد و نور خورشید را جذب نموده و مواد آلی را متلاشی می کند. با توجه به ساز و کار ذکر شده این لایه از خود خاصیت خودتمیز شوندگی نشان می دهد. با به کارگیری این نانوذرات در شیشه و آینه خودرو سطح این دو مه آلود نمی شود و دید به جلو و عقب خودرو کامل است. پوشش های ابرآب دوست چند لایه ای ضد مه و ضد بازتابش در شکل نشان داده شده است. لایه های متناوب پلیمر و نانوذرات سیلیس (که گروه های هیدروکسیل به سطح آنها متصل شده اند) پوشش فوق آبدوستی را ایجاد می کنند که قابل استفاده بر روی شیشه و دیگر مواد است. این پوشش در مقیاس نانو ناهموار است؛ اما هیدروکسیل شدیداً آبدوستی بوده، به حفرات نانویی موجود در لایه های چند گانه کمک می کند تا همانند یک اسفنج، آب را جذب و در همان لحظه دفع کنند.

پوشش های تیتانیومی در آینه ها با خاصیت ضد انعکاسی حدود 60 درصد از نور آبی را منعکس می نمایند و از انعکاس شدید نور خورشید در طول روز جلوگیری می کنند. این پوشش های فوتوکاتالیستی در برابر اسیدها و بازها و حلال های آلی مقاوم بوده و پایداری زیادی در برابر پرتو ماوراء بنفش و حرارت های بالا از خود نشان می دهند. همان طور که اشاره شد این پوشش ها ضد مه بوده و یخ روی این آینه ها نسبت به حالت معمول زودتر ذوب می گردد.

سیستم های میکرو نانوالکترومکانیکی در تامین ایمنی خودرو

سیستم های میکرو و نانوالکترومکانیکی با قیمتی کم و سرعت بالا، چرخش، سرعت، فشار، دما و... را حس کرده و پس از تصمیم گیری، موارد کنترلی لازم را اعمال کرده یا مخابره می کنند. از مهم ترین خصیصه های این نوع سیستم ها، کوچکی آن است که باعث می شود در همه جا به راحتی استفاده شوند، یا اینکه به راحتی تعمیر و جایگزین شوند، انرژی فوق العاده کمی را مصرف می کنند و برای محیط زیست آسیبی نداشته باشند. از دیگر حسگرهای جدید مورد استفاده می توان به حسگرهای کنترل فشار باد و دمای تایر اشاره نمود که از میکروسیستم های سیلیکونی به عنوان عنصری کلیدی استفاده می شود.