بخشی از مقاله
چکیده
تکنولوژیهای نانو، تکنولوژیهایی رابط یا واسطه هستند که دربرگیرنده علم و کاربردهای متفاوتی میباشند. درمیان آنها، زمینههای کلاسیکی ازدانش مانند شیمی، فیزیک و مهندسی مکانیک همانند قاعدهها و هنجارهایی مانند بیوتکنولوژیهای نانو و زیر مجموعههایی از میکروالکترونیک وجود دارند. نانوتکنولوژی یکی از فناوریی های است که قابلیت های اساسا جدیدی برای طراحی سطح وسیعی از مواد اولیه، موادمرکب و ساختارها در مقیاس مولکولی در اختیار ما میگذارد.
این فناوری پتانسیل این را دارد که تعریف دوبارهای از روشهای تولید ساختارهای سبک تر، قوی تر و با کارایی بالاتر ارائه دهد. هدف از تحقیق ارایه شده افزایش سطح آگاهی در حوزه نانوتکنولوژی و تعهد آن برای تاثیرات بالقوهای است که در آینده صنعت خودرو خواهد گذاشت. این مقاله بر روی برخی از کاربردهای نانوتکنولوژی در صنایع خودرو تمرکز نموده و این باور وجود دارد که برخی از آنها دارای بالاترین احتمال موفقیت در رقابت سنگین صنایع باشند. در ادامه به نقش فلزات حرارتی نانو، صفحات نمایش دهنده در صنایع خودرو سازی پرداخته می شود. در پایان تاثیر نانوکامپوزیت، کاربردها، چالشها و فرصت های پیش آمده در صنایع اتومبیل سازی مورد بررسی قرار گرفته است.
-1 مقدمه
نانو تکنولوژیها میتوانند در تمامی صنایع و تکنولوژیها به علت تأثیرات و کاربردهایشان مورد استفاده قرار گیرند. با توجه به ظرفیت آنها، این تکنولوژیهای نانو در صنعت ماشینهای خودکار مهندسی از اهمیت ویژهای برخوردارند. کاربردپذیریهای مواد تکنولوژیها، تولیدات و روندهای اجرائی آنها در کاربردهای جهتیابی شده و تأسیسات پیشنهاد شدهاند. این پدیده به طور تقریبی در ارتباط با مزیتها و کاربردهای تولیدی است و بدین ترتیب، تقاضاهایی توسط مشتری و ارتباطاتی میان تکنولوژیها و مهندسی اتوماتیکی جهتگیری شدهاند.
بسیار نادر است که یک فناوری اینقدر قدرت داشته باشد که به طور چشمگیر تقریبا تمام صنایع را در جهان تحت تاثیر قرار دهد. در سالهای اخیر تحقیقات زیادی به فناوریهای در مقیاس نانو اختصاص داده شده است. به طوریکه در آینده نزدیک محصولات مرتبط با نانوتکنولوژی به صنعت یک ترییلیون دلاری تبدیل خواهد شد.
فناوری نانو به فناوری اطلاق شده که با ساختارها و یا اندازههایی که در بازه نانومتر قرار میگیرند، مرتبط می باشد - کوچک تر از 100 نانومتر، اندازه اتمها یا یک مولکول کوچک - . در این بازه خواص مواد آشنا و قابل پیش بینی میشود، به طوری که این مرز مشخص شده میان شیمی و فیزیک اتمی می باشد. باید در نظر داشت که نانوتکنولوژی یک فناوری مجزا نبوده، بلکه ترکیبی از دامنه گستردهای از فناوریها در زمینه زیست شناسی، شیمی، فیزیک، علوم مواد، الکترونیک، الکترومکانیک و خودمونتاژ است.
ساختارهای نانو توانایی ایجاد ویژگیهای جدید را داشته و فعالیتهای جدید کاراتر از ساختارهای بزرگتر را ایجاد می نمایند. به دلیل ابعاد کوچکتر ساختارهای نانو، ویژگیهای فیزیک و شیمیایی آنها میتوانند دستخوش دست ورزی قرار بگیرد. به منظور بهبود ویژگیهای کلی مواد سنتی در مقیاس نانومتر، ویژگیهای مربوط به سطح به ویژگیهای مربوط به حجم غالب بودن که منجر به واکنشهای شیمیایی منحصر به فرد مواد میشود. به بیان بنیادی تر هنگامی که ابعاد مواد وارد مقیاس نانو میشود، ساختار الکترونی آنها وابسته به اندازه شده و حالات الکترونی ناپایدار در یک فلز و یا یک نیمه رسانا با ابعاد محدود تغییر میکند.
بنابراین ویژگیهای وابسته به نور همچون جذب نوری و یا رفتارهای انتشاری تغییر خواهند کرد. این واقعیت که ویژگیها در مقیاس نانو کوچک تر از طول موج فوتونها در طیف مرئی بوده، بر پراکنش نور موثر می باشد. این سبب می شود تا ما قادر به ساخت سرامیکهای کریستال نانو که به اندازه شیشه شفاف بوده باشیم. تغییرات در اتصالهای سطحی ذرات نانو در ساختار الکترونی آنها تاثیر گذار می باشد.
فراتر از ساختار الکترونی، ساختار سازی با الگوی نانو می تواند همچنین به طور چشمگیری ویژگیهای جابجایی نمونه را نیز تحت تاثیر قرار دهد. ویژگیهایی از مقیاس نانو که کوچکتر و یا قابل قیاس اند با طول موجها و یا مسیرهای طی شده توسط فونون ها ، - ارتعاشهای کوانتوم شبکهای - و یا الکترونها به ما امکان طراحی موادی با قابلیت هدایت گرما و الکتریسیته میدهد تا جایی که شاید با مواد معمولی قابل دسترسی نباشد. برجستهترین ساختارهای نانو که تا به امروز بررسی شده، از ورقهای تک لایه از اتم های کربن ساخت شده است. این ساختارها شامل اشکال توپی شکل اتمی تو خالی، نانو لولههای کربنی - - CNT و صفحههای گرافن بوده که دارای گسترهی بسیار جالبی از خواص مکانیکی، الکتریکی و دمایی می باشند.
باید مد نظر داشت که با وجودی که در حال حاضر از اثرات ساختارهای نانو بر سلامتی و محیط زیست اطلاعات ناچیزی در اختیار می باشد، فناوری های بر پایه مقیاس نانو در حل حاضر در برخی صنایع استفاده میشود. یک سری از مواد بر پایه نانو مثل نانو ذرات فلزی و نانو پودرها، سیالات مغناطیسی ، پلیمرهای نانو کامپوزیتها و نانو روکشها و نانو چسبنده ها - ضدمه، ضد انعکاس، مقاوم در برابر خراش، دافع گرد و خاک و غیره - به خاطر کاربردهای بالقوهای که میتوان از آنها به عمل آورد، به صنایع خودرو سازی وارد شده اند.
نانو ذرات فلزی به دلیل افزایش سطح مقطع و تغییر ساختار الکترونی دارای فعالیت کاتالیتیک چشمگیری بوده و همین موضوع باعث شده که برای استفاده در مبدلهای کاتالیتیک از آنها استفاده شود. خنک کنندهها از ذرات نانو و پودرهای نانو برای افزایش کارایی انتقال گرمایی استفاده میکنند و این بالقوه میتواند اجزای خنک کننده را در خودرو کاهش دهد. برخی کارخانهها از سیالات نانو مغناطیسی در جذب کنندههای شوک استفاده میکنند، به منظور افزایش کارایی کنترل لرزش برای استفاده در مکانهای پرتنش مانند؛ دریچهها، سیلندرها و حاملها در دست بررسی می باشند.
نانو لایه مواد نیمه رسانا یک ترکیب الکترونی کارآمد با طول عمر بیشتر تولید نموده و حسگرهای ساخته شده بر اساس نانو لایهها در کنترل موتور، کیسه هوا، ترمز ضد قفل و برنامههای پایداری الکترونیکی استفاده می شوند. همچنین توسط ذرات نانو از بهینه سازی ترکیبات رایج همچون باطریها، کاتالیزورها، سلولهای خورشیدی و یا سوختی حمایت می شود.
شکل-1کاربردهای فناوری نانو در صنعت خودرو
خوش بینانهترین کاربردهای نانوتکنولوژی در صنایع خودرو سازی که در شکل 1 نمایش داده شده به شرح زیر می باشد:
.1 بهبود مواد با CNT، گرافن و دیگر نانو ذرات ساختاری.
