فناوری نانو خودروسازی را متحول می‌کند

به گزارش پایگاه اطلاع رسانی «عصر خودرو» به نقل از فارس، افزودن کلمه “نانو ” به ابتدای یک نام به یک تمایل و خواسته همگانی تبدیل شده و بین شرکت ها برای سبقت گرفتن در این دوره جدید فناوری و نفوذ سریع تر در بازار، رقابت وجود دارد. از زمانی که نیسان اولین مدل خودروی خود را با رنگ های خود ترمیم شونده مبتنی بر نانو مواد عرضه کرد، شور و اشتیاق برای سبقت در تولید محصولات جدید در صنعت خودروسازی شدت گرفته و این امر میزان پژوهش و توسعه را سراسر برابر کرده است.
درآمد جهانی فناوری نانو در صنعت حمل و نقل و خودرو در حدود ۴۷۵میلیون دلار آمریکا در سال ۲۰۰۷ بوده است و در صورت غلبه بر موضوعات هزینه و در دسترس بودن، در دهه ی آینده شاهد پیشرفت های قابل توجهی در استفاده از فناوری نانو در این حوزه خواهیم بود. در نتیجه بر طبق پیش بینی های به عمل آمده، فرآورده ها و فرایندها مبتنی بر بر فناوری نانو تا سال ۲۰۱۵ در صنایع حمل و نقل و خودرو ارزشی معادل ۶.۶۴۵ میلیارد دلار آمریکا خواهند داشت. انتظار می رود نفوذ کلی فناوری نانو در کاربردهای صنایع خودرو و حمل و نقل تا سال ۲۰۱۵ در حدود ۵ درصد باشد.
نمودار ذیل پیش بینی درآمد حاصل از به کارگیری فناوری نانو در صنعت حمل و نقل و خودرو را در طی سال های ۲۰۰۶ تا ۲۰۱۵ نشان می دهد.
علاوه بر این، شکل ذیل نیز بازار فناوری در صنعت حمل و نقل و خودرو تا سال ۲۰۱۵ را به تفکیک حوزه های کاربرد نمایش می دهد. همانطور که از شکل مشخص است، بخش اصلی این بازار به مواد ساختاری و روکش ها اختصاص داده شده است.
افزودنی های کاهش مصرف سوخت و آلاینده
دود و آلودگی هوا و چگونگی حذف آنف مدتهاست که ذهن مهندسین طراح شهری را به خود مشغول کرده است؛ اما شاید نانوتکنولوژی بتواند در شهرهای بزرگ جهان آلودگی های ناشی از وسایل نقلیه را کاهش دهد.
استفاده از نانو ذرات کاتالیزوری به عنوان افزودنی می تواند در کنترل گازهای آلاینده خروجی مناسب بوده و ضد جرم گرفتگی نیز باشد.
این مواد با تغییر چگونگی احتراق سوخت، کار مفید بیشتری را با هر ضربه پیوستن ایجاد می کنند و در نتیجه موجب صرفه جویی در مصرف سوخت می گردند.
این مواد موجب تسهیل خروج پس ماند حاصل از احتراق و در نتیجه تمیز شدن موتور شده و به بهبود مصرف سوخت و افزایش بازدهی موتور کمک خواهند کرد.
استفاده از این مواد موجب کاهش گازهای آلاینده مانند دی اکسید کربن و هیدروکربن ها و ذرات سوخته می شود و به حفظ محیط زیست کمک خواهد کرد.
این افزودنی ها به هیچ اصلاح یا تغییری در موتور نیاز نداشته و تاثیر سوئی هم بر کارکرد روان کننده های موتور بر جای نمی گذارد. مقدار مورد نیاز این مواد افزودنی بسیار کم است.
باید اذعان داشت که در مبدل های کاتالیزوری فعلی خودروها برای تسریع فرآیند تبدیل آلاینده های سمی، مانند مونوکسید کربن، NOX و هیدروکربن ها، به مولکو ل های بی ضرر تر و سازگار تر با محیط زیست، از پایه های کاتالیزوری فلز های گران قیمتی از قبیل پلاتین، پالادیوم و رودیوم استفاده می شود که از قیمت و ناپایداری بالایی برخوردارند.
اما در روش های نانویی، نانوخوشه های فلزی تولید می شود که با هزینه ای کم، بیشترین فعالیت کاتالیزوری را داشته و موجب بهینه شدن بازدهی این فلزات گرانقیمت می شود. در این روش با تنظیم ترکیب این نانو خوشه ها امکان تعیین سفارشی عملکرد نانو کاتالیزورها به طوری که کاربردهای خاص صنعتی باشند نیز، فراهم می شود.
شرکت فنلاندی Kemira Pigments Oy نوعی کاتالیست نانوبلوری دی اکسید تیتانیوم در این زمینه تولید می کند.
شرکت Oxonica کاتالیزوری از جنس نانو ذرات اکسید سریوم تولید می کند که افزودن آن به سوخت های دیزلی موجب کاهش مصرف سوخت و کم شدگان گازهای آلاینده حاصل از احتراق می شود. محصول شرکت Oxonica با نام تجاری Envirox در بازار عرضه شده است. این افزودنی شامل ذرات ریزی از اکسید سریم است و واکنش های احتراق را بین هوا و دیزل تسریع می کند. اکسید سریم یک ذخیره کننده اکسپژن است که از مونوکسید کربن و هیدروکربن هاف اکسیژن آزاد می کند و همچنین اکسیژن جذب می کند تا مقدار اکسید های نیتروژن No را کاهش دهد. نتیجه، سوختن بهتر است که همان تبدیل بیشتر سوخت به دی اکسید کربن و تولید کمتر NO است و کربن کمتری بر روی دیواره سیلندر می نشیند.
شرکت آمریکایی نانواستلر (Nanostellar) از طریق نانو خوشه های فلزی به نوعی فناوری نانو کامپوزیتی برای ساخت نانوکاتالیزورهای کم هزینه و کارآمد دست یافته است. شرکت نانواستلر هم اکنون از این روش برای تولید کاتالیزورهای فلزی و کاتالیزورهایی که پایه آنها را نانو کامپوزیت هایی از ذرات فلزی تشکیل می دهند استفاده می کنند، که فعالتی و انتخاب گری آنها به شکل سفارشی قابل تنظیم است.
ماده nanoron ـ f۲ ۲۱ ساخت شرکت آمریکایی H۲oil است که به منظور بهبود سوخت های بنزینی و دیزلی به آنها افزوده می شود و یک افزودنی بسیار غلیظ ( نسبت ۱: ۸۰۰۰) است که در آن از ناو فناوری مایع پویا استفاده شده است. ۲۱ ـ f۲ درون مخزن سوخت، شبکه سه بعدی بسیار پایداری از نانو خوشه های فوق العاده کوچک ( حتی کوچک تر از ابعاد میکروسکوپی ) تشکیل می دهد که همگی به طور یکنواخت درون سوخت توزیع شده اند. این نانو خوشه ها بسته به اینکه در کدام مرحله از چرخه احتراق قرار داشته باشند، از فعالیت شیمایی، فیزیکی و کاتالیزوری برخوردارند.
Nanolub یک روان کننده جامد محتوی نانو ذرات کروی معدنی است که توسط شرکت آمریکایی Apnano Materials تولید شده به مراتب بیشتر از روان کننده های معمولی موجب کاهش اصطحکاک و فرسودگی قطعات خودرو ( به ویژه در بارهای سنگین) می شود. استفاده از این روان کننده علاوه بر افزایش طول عمر دستگاه، هزینه های تعمیر و نگهداری و خراب آن را هم کاهش می دهد. این ماده در ماشین های مختلف، ابزار آلات، جت ها و سفینه های فضایی کاربرد دارد.
روان کننده های جامد معمولی، ترکیبات لایه ای مانند گرافیت، سولفید مولیبدیوم mos۲ و سولفید تنگستن ws۲ هستند. که لغزش لایه ای آنها روی یکدیگر موجب کاهش اصطکاک می شود. اما لبه لایه ها به تدریج تجزیه شده و در نتیجه باعث چسبیدن آنها به سطح فلز می شود اندازه نسبتا بزرگ این پولک های لایه ای، مانع از ورود آنها به حرفه های سطح فلز شده و لذا این مواد روی سطح فلز انباشته شده و به سطح می چسبند و کارایی روان کنندگی خود را از دست می دهند. این کار در نهایت موجب فشرده شده قطعه های فلزی به یکدیگر و فرسودگی آنها می شود. بنابراین لازم است تا از روان کننده های جامد کوچکتر محکم تری استفاده شود.
برخی از مزایای استفاده از نانو افزودنی ها در روانکارها عبارتند از : کاهش ضریب اصلکاک کاهش میزان ساییدگی در اجزاء موتور، ترمیم سطوح درگیر، بهبود خواص سطحی، افزایش بازده موتور در اثر افزایش فشار در سیلندر، کاهش مصرف سوخت در اثر کاهش اصطکاک افزایش طول عمر موتور، کاهش مصرف روغن موتور، کاهش هزینه تعمیرات و نگهداری، کاهش صدای موتور، کاهش گازهای آلاینده، جلوگیری از اکسید اسیون روغن، تمیز کردن سیستم سوخت رسانی، افزایش قدرت خروجی موتور و بالا رفتن بازده موتور شرکت ApNano Materials فناوری تولید روانکار های نانویی را در اختیار دارد. NanlLub یک روان کننده جامد تولیدی این شرکت است و محتوای نانو ذرات کروی معدنی بوده که به مراتب بیشتر از روان کننده های معمولی موجب کاهش اصطکاک و فرسودگی قطعات خودرو (به ویژه درباره های سنگین) می شود. استفاده از این روان کننده علاوه بر افزایش طول عمر دستگاه، هزینه های تعمیر و نگهداری و خرابی آن را هم کاهش می دهد.
افزودنی PolyCoat HWE -۲۰ یک افزودنی پیشرفت روسی برای روغن موتور و روغن جعبه دنده می باشد. این ماده بر روی سطوح فلزی، در سطح مولوکی تاثیر می گذارد و باعث کاهش اصطکاک، کاهش سایر فلز، افزایش عمر موتور ماشین، بهینه سازی مصرف روغن و صرف جویی در مصرف بنزین می شود. پلی کت سبب تشکل فیلمی با پایه فلوئور بر روی سطح فلز می شود که از اشکال دیگر پوشش ها که از افزودنی های بر پایه تفلون یا پلیمر ها، پوشش های فلزی یا مواد معدنی ساخته شده اند، با دوام تر است. پلی کت HWE-۲۰ مانع از داغ کردن موتور ماشین به سبب کمبود روغن می شود و امکان رانندگی بدون وجود روغن در موتور ماشین برای بیش از ۲۰ مایل را فراهم می کند. فیلم نازک مولکو های فلوئور که توسط این محصول ایجاد می شود، باعث توزیع یکسان و مناسب روغن در تمامی سطوح داخل موتور می شود، به این ترتیب سطح فلز را صاف کرده و مقاومت سطح را در برابر آسیب های ناشی از اصطکا افزایش می دهد.
افزودنی روغن موتور Nano Gold oil محصول شرکت تایوانی Yuan Nano Tech با توجه به اینکه در واقع طلا بهترین و مناسبترین پوشش برای جداره داخلی سیلندر می باشد، یکی از محصولات مرغوب در این حوزه است ولی به دلیل قیمت بسیار بالای طلا و محدودیت در روش های تبدیل طلا به دانه های ریز طلا، کمتر از آن استقبال شده است. افزودنی نانو ذرات طلا جهت پوشش جداره سیلندر با استفاده از مبانی نانو فناوری ساخته شده و اندازه نانوی ذرات طلا خصوصیات کاملا ممتازی به آن داده است. به این طریق پوششی از طلا بر روی جداره سیلندر ایجاد می شود و بازده موتور افزایش می یابد. وقتی طلا به صورت نانو ذرات در می آید به خاطر چند برابر شدن سطح ویژه دارای خصوصیات منحصر به فردی می شود که آن را به گزینه ای ایده آل برای پوشش جداره سیلندر تبدیل می کند این خصوصیات عبارتند از پایداری دمایی بسیار بالا، پایداری شیمیایی بسیار بالا، سختی کم، رسانایی حرارتی بسیار بالا و قابلیت جذب سطح بالا.
شرکت Shamrock تولید کننده افزودنی nanoFLON TM X-Treme می باشد. این افزودنی دارای خصوصیات کاهش اصطکاک و تحمل فشارهای بسیار بالا در سیستم های روغن موتور می باشد و بیشتر به روغن های روان کننده و گریس اضافه می شود افزودنی نانو فلون مخلوطی از نانو ذرات PTFE تفلون کمپلکس آلی مولیبدونیوم و ترکیبات آْی حاوی سولفوز می باشد. نانو فلون یک افزودنی چند منظوره است که می تواند فشارهای بسیار بالا را تحمل کند. در برابر ساییدگی مقاوم است، به راحتی به روغن پایه مخلوط می شود و ضریب اصطکاک را کاهش می دهد و به همین دلیل در صنایع تولید روغن دنده، گریس و روغن موتور مورد استفاده قرار گرفته است.
محصول Practex شرکت انگیسی Newmen Technologies UK بر پایه ترکیبات سرامیک – سیلیکات است و در روانکاوی قطعات نقش به بسزایی دارد.
روانکارهای نانویی
روان کننده های جامد معمولی، ترکیبات لایه ای مانند گرافیت، سولفید مولیبدیوم mos۲ و سولفید تنگستن ws۲ هستند. که لغزش لایه ای آنها روی یکدیگر موجب کاهش اصطکاک می شود. اما لبه لایه ها به تدریج تجزیه شده و در نتیجه باعث چسبیدن آنها به سطح فلز می شود اندازه نسبتا بزرگ این پولک های لایه ای، مانع از ورود آنها به حرفه های سطح فلز شده و لذا این مواد روی سطح فلز انباشته شده و به سطح می چسبند و کارایی روان کنندگی خود را از دست می دهند. این کار در نهایت موجب فشرده شده قطعه های فلزی به یکدیگر و فرسودگی آنها می شود. بنابراین لازم است تا از روان کننده های جامد کوچکتر محکم تری استفاده شود.
برخی از مزایای استفاده از نانو افزودنی ها در روانکارها عبارتند از : کاهش ضریب اصطکاک کاهش میزان ساییدگی در اجزاء موتور، ترمیم سطوح درگیر، بهبود خواص سطحی، افزایش بازده موتور در اثر افزایش فشار در سیلندر، کاهش مصرف سوخت در اثر کاهش اصطکاک افزایش طول عمر موتور، کاهش مصرف روغن موتور، کاهش هزینه تعمیرات و نگهداری، کاهش صدای موتور، کاهش گازهای آلاینده، جلوگیری از اکسید اسیون روغن، تمیز نمودن سیستم سوخت رسانی، افزایش قدرت خروجی موتور و بالا رفتن بازده موتور شرکت ApNano Materials فناوری تولید روانکار های نانویی را در اختیار دارد. NanlLub یک روان کننده جامد تولیدی این شرکت است و محتوای نانو ذرات کروی معدنی بوده که به مراتب بیشتر از روان کننده های معمولی موجب کاهش اصطکاک و فرسودگی قطعات خودرو (به ویژه درباره های سنگین) می شود. استفاده از این روان کننده علاوه بر افزایش طول عمر دستگاه، هزینه های تعمیر و نگهداری و خرابی آن را هم کاهش می دهد.
افزودنی PolyCoat HWE -۲۰ یک افزودنی پیشرفت روسی برای روغن موتور و روغن جعبه دنده است. این ماده بر روی سطوح فلزی، در سطح مولوکی تاثیر می گذارد و باعث کاهش اصطکاک، کاهش سایر فلز، افزایش عمر موتور ماشین، بهینه سازی مصرف روغن و صرف جویی در مصرف بنزین می شود. پلی کت سبب تشکل فیلمی با پایه فلوئور بر روی سطح فلز می شود که از اشکال دیگر پوشش ها که از افزودنی های بر پایه تفلون یا پلیمر ها، پوشش های فلزی یا مواد معدنی ساخته شده اند، با دوام تر است. پلی کت HWE-۲۰ مانع از داغ کردن موتور ماشین به سبب کمبود روغن می شود و امکان رانندگی بدون وجود روغن در موتور ماشین برای بیش از ۲۰ مایل را فراهم می کند. فیلم نازک مولکو های فلوئور که توسط این محصول ایجاد می شود، باعث توزیع یکسان و مناسب روغن در تمامی سطوح داخل موتور می شود، به این ترتیب سطح فلز را صاف کرده و مقاومت سطح را در برابر آسیب های ناشی از اصطکاک افزایش می دهد.
افزودنی روغن موتور Nano Gold oil محصول شرکت تایوانی Yuan Nano Tech با توجه به اینکه در واقع طلا بهترین و مناسبترین پوشش برای جداره داخلی سیلندر می باشد، یکی از محصولات مرغوب در این حوزه است ولی به دلیل قیمت بسیار بالای طلا و محدودیت در روش های تبدیل طلا به دانه های ریز طلا، کمتر از آن استقبال شده است. افزودنی نانو ذرات طلا جهت پوشش جداره سیلندر با استفاده از مبانی نانو فناوری ساخته شده و اندازه نانوی ذرات طلا خصوصیات کاملا ممتازی به آن داده است. به این طریق پوششی از طلا بر روی جداره سیلندر ایجاد می شود و بازده موتور افزایش می یابد. وقتی طلا به صورت نانو ذرات در می آید به خاطر چند برابر شدن سطح ویژه دارای خصوصیات منحصر به فردی می شود که آن را به گزینه ای ایده آل برای پوشش جداره سیلندر تبدیل می کند. پایداری دمایی بسیار بالا، پایداری شیمیایی بسیار بالا، سختی کم، رسانایی حرارتی بسیار بالا و قابلیت جذب سطح بالا از خصوصیات اصلی این ماده است.
شرکت Shamrock تولید کننده افزودنی nanoFLON TM X-Treme است. این افزودنی دارای خصوصیات کاهش اصطکاک و تحمل فشارهای بسیار بالا در سیستم های روغن موتور می باشد و بیشتر به روغن های روان کننده و گریس اضافه می شود افزودنی نانو فلون مخلوطی از نانو ذرات PTFE تفلون کمپلکس آلی مولیبدونیوم و ترکیبات آْی حاوی سولفوز می باشد. نانو فلون یک افزودنی چند منظوره است که می تواند فشارهای بسیار بالا را تحمل کند. در برابر ساییدگی مقاوم است، به راحتی به روغن پایه مخلوط می شود و ضریب اصطکاک را کاهش می دهد و به همین دلیل در صنایع تولید روغن دنده، گریس و روغن موتور مورد استفاده قرار گرفته است.
محصول Practex شرکت انگیسی Newmen Technologies UK بر پایه ترکیبات سرامیک – سیلیکات است و در روانکاوی قطعات نقش به سزایی دارد.