کاهش فرسودگی و مصرف سوخت و افزایش عمر تایرها دستاورد نانویی 5 شرکت دانش‌بنیان

به گزارش پایگاه خبری «عصر خودرو» به نقل از ایسنا، تایرها جزء اقلام ضروری در صنعت خودرو هستند که امکان حرکت وسیله نقلیه روی جاده را فراهم کرده و در عین حــال انعطاف‌پذیری کافی برای جذب ضربه را دارند. مواد مختلفی از جمله لاســتیک طبیعی و مصنوعی، کربن سیاه، پلی‌استر، ابریشم مصنوعی، فولاد، سیلیس و افزودنی‌های عملیات پخت برای تولید تایر استفاده می‌شوند.

امروزه طیف گسترده‌ای از تایرها در بازار جهانی موجود اســت که نیاز انواع وسایل نقلیه را برآورده می‌کنند، چرا که تایرها عملکردهای متعددی مانند تحمل وزن خودرو ، انتقال نیروی شتاب و ترمز به زمین، تغییر یا حفظ جهت و جذب ضربه از ســطح جاده را انجام می‌دهند که به بهبود عملکرد کلی خودرو کمک می‌کند.

از سوی دیگر مقاومت غلتشی تایر یکی از ریشه‌های اتلاف انرژی در خودرو و به تبع آن، کاهش بازدهی سوخت است. پیش بینی‌شده است که فناوری نانو عامل اصلی در پیشبرد فناوری و کسب و کار در این قرن است و سبب ایجاد مواد با عملکرد بالاتر، سیســتم‌های هوشــمند و روش‌های تولیدی جدید با تأثیر قابل توجهی بر همه جنبه‌های جامعه می‌شود. نوآوری در ترکیب تایرها می‌تواند سواری را ایمن‌تر، نرم‌تر و کارآمدتر کند؛ بنابراین به نظر می‌رسد با توجه به قابلیت‌های منحصربه فرد نانومواد، اســتفاده از آنها می‌تواند اثر قابل توجهی در بهبود خواص تایرها و افزایش کارایی آنها داشته باشد.

تایر یک کامپوزیت و مجموعه‌ای جدانشدنی از مواد با خواص بسیار متفاوت است که ســاخت محفظه‌های پنوماتیک (استفاده از هوای فشرده برای انتقال انرژی) با اجزای آنها به دقت زیادی نیاز دارد. تایرهای جامد از جمله لاستیک، فلزات و کامپوزیت‌های پلاستیکی محسوب می‌شوند. تایرهای پنوماتیک در بسیاری از انواع وسایل نقلیه مانند دوچرخه و موتورسیکلت استفاده می‌شوند.

تایر دوچرخه، تراکتور ، کامیون، خودروهای سواری، موتورها و سایر وسایل نقلیه خصوصیات متفاوتی دارند، ولی به طور کلی قسمت خارجی تایر وظیفه جلوگیری از لغزیدن تایر روی آب و افزایش ضریب اصطکا ک در جاده‌های برفی، سطوح خیس و یخ‌زده را دارد؛ از این رو در طراحی تایرها به عنوان یک کامپوزیت مهندسی باید از دانش ویژه‌ای بهره گرفت.

چالش‌های موجود در عملکرد تایرها

مشاهده شده است که پس از طی مسافتی در حدود 40 هزار کیلومتر، آج تایر فرسوده می‌شود و پس از آن نیاز به تایرهای جدید اســت. آلودگی هوا نیز یکی دیگر از مشــکلات ســاییدگی تایر اســت که باید مدنظر قرار گیرد.

از سوی دیگر، در تایرها نمی‌توان همه خواص را به یکباره داشت، یعنی مصرف ســوخت کم، قابلیت اطمینان در جاده‌های خشک و خیس و تایری که برای همیشه دوام می‌آورد. در واقع، افزایش عمر تایر بدون از دســت دادن سایر ویژگی‌های کلیدی آج، یک چالش بزرگ برای صنعت تایر محسوب می‌شود.

چالش اصلی که از گذشته پیش روی طراحان تایر بوده است، رسیدن به حد مطلوبی از مقاومت غلتشی، قابلیت حرکت بر سطوح مرطوب و مقاومت سایشی است و محققان با استفاده از نانوذرات به ترکیبی بهینه از اصطکا ک، ساییدگی و آلودگی رسیده‌اند که سبب کاهش مصرف سوخت نیز می‌شود. آنچه فناوری نانو را قادر به بهبود کیفیت عملکرد تایرها می‌کند، شامل موارد زیر است:

* بهبود توزیع پرکننده‌ها، کاهش اصطکاک و جلوگیری از گرم شدن تایر و اتلاف انرژی ناشی از آن؛
* پوشش‌های مبتنی بر فناوری نانو جهت حبس مؤثر هوا و جلوگیری از نشت هوا در تایرها؛
* به‌کارگیری نانومواد سبک‌تر و امکان تولید تایرها با وزن کمتر.

بازار جهانی نانوساختارها در زمینه صنعت خودرو و سهم بازار جهانی در زمینه تایرها

بازار جهانی تایر رشد متوسـطی را طی ســال‌های 2015 تا 2020 نشان می‌دهد و انتظار می‌رود این بازار در طول سـال‌های 2021 تا 2026 رشد 4 درصدی را تجربه کند. بازار را بر اساس طراحی، کاربری نهایی، نوع وسیله نقلیه، کانال توزیع و فصل می‌توان دسته‌بندی کرد.

افزایش تقاضا برای سیلیس در ســال‌های آینــده بــه دلیل رشد در بازار مواد تایر پیش‌بینــی می‌کند کــه نتیجه غیرمســتقیم افزایش حجم تولید تایر در سراسر جهان اســت. انتظار می‌رود گسترش صنعت تایر باعث افزایش تقاضا برای مواد تایر شود. چین و ژاپن مناطق مهم تولید تایر هستند. تخمین زده می‌شود چین در سال‌های آینده و ژاپن به دلیل حضور سازندگان تایر مانند Corporation Bridgestone و Rubber Yokohama در تولید تایر پیشرو باشند.

در نتیجه، پیش‌بینی می‌شود آسیای شرقی بازار بزرگ مواد تایر در چند سال آینده باشد. در بازارهای آمریکای شمالی و اروپا نیز پیش‌بینی می‌شود که در سال‌های آتی روند تولید تایر کاهش پیدا کند که دلیل آن تشــدید رقابت از ســوی تولیدکنندگان تایر چینی و ارزان قیمت است. با وجود این، پیش‌بینی می‌شود که بازار مواد تایر در آمریکای شمالی و اروپا با توجه به حجم بالای تولیدکنندگان بزرگ تایر در منطقه، شاهد رشد باشد.

شرکت‌های ایرانی فعال

صنعت تایر مکملی بـرای صنعت ترابری و صنعت خـودروی کشـور بـوده و نیم درصد از کل تولید ناخالـص داخلـی کشـور بـه عهـده صنعت تایر است و باید زمینه‌سـازی بیشـتری برای رشـد آن فراهم کـرد. افزایـش ارتباطات بین‌المللی در ســطح صنعتــی و حضــور در حوزه‌هایی در سازمان ملل که روی قوانین زیست محیطی کار می‌کننـد و تأثیـر آتـی مهمـی روی صنایـع مختلف کشور از جملـه صنعت تایر دارند، موجـب می‌شـود صنعـت تایر کشور نیز فرصـت تغییر متناسب با تحـولات دنیـا را به دسـت آورد. در کشـور مـا سـالانه بیـش از 20 میلیون حلقـه تایر با سایزهای مختلـف مصـرف می‌شـود که تقریبا 16 میلیـون حلقـه آن تولیـد داخـل اسـت. بـا توجـه بـه این‌کـه تقریبـا نزدیک بـه 60 درصد مـواد اولیه ساخت تایرهـای داخلی از خارج کشـور وارد می‌شـود، کاهش مصـرف کائوچوی مصنوعـی، صرفه‌جویـی ارزی قابـل توجهـی از طریـق کاهـش واردات مـواد اولیـه مصرفـی ایجـاد می‌کند.

یکی از شرکت‌های دانش‌بنیان با استفاده از فناوری نانو ، موفق به تولید تایرهایی با ضخامت پایین لایه داخلی شده است. لایه داخلی یا همان داخلی‌ترین لایه اســتفاده شــده در تایرهای بدون تیوب اســت که در نقش تیوب عمل می‌کند و باعث عدم خروج هوا از تایر خودرو می‌شــود. ضخامت لایه داخلی با اســتفاده از مواد نانویی می‌تواند علاوه بر کاهش هزینه‌های تولید، از وزن تایر و در نهایت میزان مصرف سوخت خودرو نیز بکاهد.