اقتصاد24- در زمان قبل از انقلاب ایران رتبه ای در سطح دنیا از منظر فناوری نانو نداشت؛ آن سالها رتبه ما در این فناوری ۵۷ بود اما حالا به همت محققان توانسته ایم رتبه چهارم را کسب کنیم. از سوی دیگر کشور در فناوری نانو تا حدی پیش رفته که تعداد محصولات نانویی روز به روز در حال افزایش است به طوریکه ماهانه ۱۲ تا ۱۵ محصول نانویی توسط شرکتهای دانش بنیان تولید می شود.
بر اساس آخرین آمار، در حال حاضر نزدیک به ۶۰۰ محصول نانویی داخلی در بازار موجود است که در حوزه های مختلف کاربرد دارند.
همچنین نانو توانسته به ۱۱ صنعت رسوخ پیدا کند. یکی از این صنایع خودروسازی است. استفاده از این تکنولوژی در صنعت خودروسازی می تواند در کاهش آلودگی های محیط زیست، کاهش هزینه های فرسایشی یا ارتقای کارایی سیستم های مربوط به خودرو موثر باشد.
در همین راستا در صدد برآمدیم تا در گزارشی صنعت خودرو را با عینک نانو ببینیم و وضعیت تاثیر فناوری نانو در این صنعت را مورد بررسی قرار دهیم.
رسوخ فناوری نانو به خودرو
دکتر علی نجیمی، دبیر کارگروه صنعت و بازار ستاد توسعه فناوری نانو در گفتگو با خبرنگار مهر در این زمینه اظهار کرد: در حال حاضر ۱۵ شرکت ایرانی روی تولید محصولات نانو کاربردی در صنعت خودرو فعالیت می کنند که ۸۰ درصد اینها دانش بنیان هستند.
وی ادامه داد: حتی شرکتهای صنعتی به واسطه دانش شرکتهای دانش بنیان توانسته اند محصولات کاربردی نانویی را در صنعت خودرو تولید کنند.
دبیر کارگروه صنعت و بازار ستاد توسعه فناوری نانو با اشاره به برخی از محصولات تولیدی شرکتها در حوزه خودرو با فناوری نانو گفت: فیلترهای خودروی نانویی (خودروی سبک و سنگین)، روغن موتورهای نانویی، افزودنیهای سوخت، کامپوندهای پلیمری پیشرفته، سره های جوش نانوکامپوزیتی، قطعات خودرو با پوشش فوق سخت، کاتالیست های نانویی، رنگ های پیشرفته، پوشش های پیشرنگ، عایق های نانویی، گرمکن های صندلی با تکنولوژی پرینت، آینه های پیشرفته نانو، هیتر تشعشعی قابل استفاده در خط رنگ، راه اندازی خطوط پلاسما و کرونا جهت افزایش چسبندگی، پوشش های ضدخش از جمله محصولاتی هستند که تولید شده و در صنعت خودرو قابل استفاده هستند.
وی افزود: محصولات نانو در حوزه صنعت خودرو در صورتی مورد استقبال قرار می گیرند که باعث کاهش هزینه ها و بر اساس استانداردها و کاهش آلایندگی ها باشند.
تولید محصولات مشابه خارجی
نجیمی با بیان اینکه در کل صنعت خودرو از تکنولوژی های جدید از جمله فناوری نانو استقبال نمی کند، گفت: از آنجا که صنعت خودروی ما رقابتی نیست و به دنبال محصول جدید و افزایش کیفیت و افزایش رفاه سرنشینان خودرو نیست، از محصولاتی که با فناوری نانو توسط محققان کشور تولید شده و در بازار موجود است، به صورت سلیقه ای استفاده می شود.
دبیر کارگروه صنعت و بازار ستاد توسعه فناوری نانو با تاکید بر اینکه بنابراین همواره در صدد برآمدیم که بر پایه کاهش هزینه ها با خودروسازان وارد مذاکره شویم، گفت: معیار ورود فناوری نانو به صنعت خودرو را کاهش هزینه ها مد نظر قرار دادیم تا بتوانیم فناوری نانو را به این صنعت ورود دهیم.
وی گفت: در مواردی که نمونه های خارجی در کشور وجود دارد و شرکتهای ایرانی هم با تلفیق فناوری نانو همان محصول را به تولید رسانده اند، توانستیم خودروسازان را قانع کنیم که از محصولات داخلی استفاده کنند. به طور کلی ۱۰ محصول که نمونه خارجی هم دارند با فناوری نانو توسط محققان خودمان به تولید رسیده است.
وی با تاکید بر اینکه یک سری محصولات هستند که به صورت آپشن روی خودرو می تواند مورد استفاده قرار بگیرند، تاکید کرد: صاحب خودرو می تواند بر اساس میل خود از این محصولات برای خودروی خود استفاده کند؛ این محصولات در بازار وجود دارند و قابل تهیه هستند. در حدود ۱۸ محصول نانو از جمله فیلتر هوای نانو و قطعات تزئینی، قطعات یدکی پلیمری و... محصولات افتر مارکتی هستند که به صورت سلیقه ای مورد استفاده قرار می گیرند.
دلایل عدم رغبت خودروسازان به استفاده از فناوری
نجیمی با اشاره به یکی از چالش هایی که منجر به عدم استقبال خودروسازان از تکنولوژی های جدید می شود، گفت: در حال حاضر استاندارد های موجود در کشور سطح پایینی دارند و سازمان استاندارد نتوانسته بر خودروسازان پیروز شود.
وی افزود: اگر سطح استانداردها بالا رود خودروسازان ترغیب به استفاده از فناوریهای جدید مثل نانو می شوند و بدین واسطه محصولات بومی نیز مورد استفاده قرار می گیرند.
دبیر کارگروه صنعت و بازار ستاد توسعه فناوری نانو با تاکید بر اینکه یک دسته از مسائل و مشکلات مربوط به عدم استفاده از فناوریها در صنعت خودرو استانداردهای پایین خودروسازی است، بیان کرد: خیلی از محصولات هستند که تولید شده اند و چون استاندارد ها سطح پایینی دارند و خودروسازان خود را با این سطح از استاندارد وفق می دهند از این رو به سمت محصولات «های تک» نمی روند. موارد متعددی از محصولات نانو و پیشرفته در این زمینه قابل بیان است، مواردی مثل پوشش های سخت برای قطعات خودرو، روغن های نانو، سبک سازی خودرو، نانوکاتالیست، ضد آب کردن نساجی پوشش های خودرویی.
نجیمی خاطر نشان کرد: روغن موتوری که می تواند باعث کاهش آلایندگی شود درحال حاضر در بازار موجود است ولی در صنعت خودرو استفاده نمی شود چون برای خودرو ساز هزینه بر است.
وی افزود: شرکتی که روغن های موتور نانو را تولید می کند از آن در صنایع مختلف غیر از خودرو استفاده می کند و یا آن را صادر می کند. پایه روغنی متداولی که در ایران تولید می کنیم درجه پایین است و برای ماشین های پیشرفته و جدید پاسخگو نیست.
نجیمی عنوان کرد: برای برخی دانش های فنی بازار وجود دارد ولی متقاضی وجود ندارند، دانش فنی تولید سنسورهای پیشرفته و قطعات الکترونیکی وجود دارد و در صورت مطرح شدن تقاضای جدی در صنعت خودرو، قابل پیگیری و تولید است.
کشورهای پیشرو در عرصه استفاده از فناوری نانو در صنعت خودرو
دبیر کارگروه صنعت و بازار ستاد توسعه فناوری نانو در ادامه با بیان اینکه بسیاری از این محصولات که در صنعت خودرو به تولید رسیده صادر شده اند، بیان کرد:سره های جوش به کشورهای اروپایی، تجهیزات پوشش دهی به چین، تجهیزات نانوفیلتر به چین و کره، روغن موتور به کشورهای همسایه همچون ترکمنستان و ترکیه صادر شده اند.
وی در خصوص وضعیت کشورهای دیگر در زمینه تولید محصولات مرتبط با فناوری نانو در صنعت خودرو گفت: ژاپن، آلمان و کره از جمله کشورهای پیشرویی هستند که توانسته اند بر اساس استانداردهای بالایی که دارند از فناوری نانو در صنعت خودرو بهره ببرند. آلمان تا سال ۲۰۱۵ ، ۱۰۰ فناوری را در صنعت خودرو رسوخ داد و ژاپنی ها نیز در راستای کاهش مصرف سوخت از فناوریهای نوین در حال استفاده هستند.
وی ادامه داد: تمام محصولاتی که در صنعت خودرو استفاده می شود در موتور سیکلت هم به کار گرفته می شود. این محصولات شامل قطعات پلیمری، قطعات آلومینیومی، قطعات چرمی، چراغ و آینه، قطعات رنگ شده و ... می شود.
*معرفی محصولات داخلی نانویی برای صنعت خودرو
کارواش بدون آب با نانومواد
در حال حاضر مواد مختلفی مانند انواع شوینده ها، واکسها و مواد محافظ و شامپوی خودرو برای کاهش مصرف آب نیز مورد توجه قرار گرفته اند. با پیشرفت علم نانو، سعی شده تا مواد جدید برای کاهش میزان مصرف آب تا حد صفر معرفی شوند. این مواد به علت ساختار فشرده ای که دارند هنگام اعمال روی سطح بدنه خودرو از نفوذ ذرات و جرم های محیطی شامل گرد و غبار و کثیفی مانع شده و خاصیت آبگریزی نیز فراهم می کنند.
این مواد با توجه به خاصیت آنتی استاتیک می توانند روی سطوح با ابعاد بسیار ریز نانومتری نفوذ کرده و آنها را با ایجاد رشته های به هم پیوسته، به الیاف دستمال منتقل کنند. بنابراین جرم های بسیار ریز غیر قابل رویت، در ابعاد نانو از روی سطوح پاک می شوند. نانو مواد به صورت اسپری نانو اکنون در بازار موجود بوده و هر فردی می تواند آنرا تهیه و استفاده کند.
آینه های خودرو
آینه‌ها در صنعت خودرو کمی متفاوت با دیگر آینه‌ها هستند و ویژگی‌های خاص خود را دارند. از جمله ویژگی‌های شیشه آینه‌های جانبی خودرو، کوژ (محدب) بودن آن است. این ویژگی باعث می‌شود بیننده، در مقایسه با زمانی که از آینه‌های تخت و کاو (مقعر) استفاده می‌کند، زاویه دید بیشتری داشته باشد و گستره وسیع‌تری را ببیند.
منسوخ شدن پوشش جیوه‌ای به علت معایب و مشکلات زیست‌محیطی و استفاده از ماده کروم برای تبدیل شیشه به آینه نیز از دیگر مواردی است که در صنعت تولید آینه‌های جانبی خودرو حائز اهمیت است. همچنین در آینه‌های جانبی خودرو پوشش‌دهی نه در پشت آینه، بلکه بر روی آن انجام می‌گیرد. علت این امر این است که پوشش‌دهی بر پشت آینه موجب ایجاد دوبینی برای راننده شده و احتمال بروز حادثه را افزایش می‌دهد.
همچنین آنچه این محصول را تبدیل به محصول نانویی با قابلیت‌های خاص کرده، استفاده از شیوه اسپاترینگ، به عنوان یک سیستم پوشش‌دهی تحت خلأ در لایه‌نشانی ماده کروم بر روی شیشه است. با استفاده از این روش، لایه‌نشانی با جای‌گذاری تک تک اتم‌های کروم صورت می‌گیرد و در نتیجه ضخامت لایه ایجاد شده بسیار کم خواهد بود. این محصول که مورد تأیید ستاد توسعه فناوری نانو بوده اکنون در بازار موجود است و تاییدیه نانو مقیاس را دریافت کرده است.
اسپری آبگریز کننده سطوح رنگ شده
تمیزکاری بدنه خودروها با استفاده از آب روش رایج اما هزینه بر است. جایگزین مناسبی برای این روشها، اعمال پوششهایی با خاصیت آبگریزی است. اعمال این پوششها موجب عدم چسبندگی ذرات آب بر روی سطح و همچنین جدایش ذرات خاک یا کثیفی توسط قطرات آب از روی سطح می شود.
استفاده از پوششهای کلوئیدی حاوی نانو ذرات باعث ایجاد زاویه تماس بسیار زیاد (معمولا بیش از ۱۰۰ درجه) و همچنین انرژی سطحی پایین و کاهش خاصیت موئینگی بین قطره آب و سطح و ایجاد شکل کروی در قطره می شود که در نتیجه قطره به راحتی روی سطح حرکت می کند. در نتیجه از ایجاد لکه روی سطح ممانعت شده و دیگر نیازی به شستشوی مداوم و استفاده از شوینده‌های اسیدی نیست و همچنین از مات شدن یا کدر شدن سطوح رنگ شده جلوگیری می شود.
فیلتر هوای نانویی
تصفیه و جداسازی ذرات معلق از هوا در کاربردهای مختلف دارای اهمیت است. در موتورهای احتراقی جلوگیری از ورود ذرات به محفظه موتور بر بازده موتور و میزان مصرف سوخت اثرگذار است.
استفاده از نانو الیاف باهدف بهبود کارایی فیلترهای هوا بخصوص در تصفیه ذرات معلق با اندازه کمتر از یک میکرومتر توسعه فراوانی یافته است. نانو الیاف اضافه‌شده روی سطح فیلتر از یک‌سو موجب کاهش اندازه حفرات فیلتر شده و از سوی دیگر سطح مؤثر بالایی را برای جذب ذرات فراهم می‌کند. ارتقای راندمان فیلتراسیون از طریق کاهش اندازه سوراخ‌ها، افزایش عمر فیلتر با بهره‌گیری از فیلتراسیون سطحی و کاتالیست اگزوز خودرو کاهنده آلودگی هوا از ویژگی های این نانو فیلتر به شمار می رود.
روغن موتور بادوام
روانکارها با توجه به قابلیت‌هایی همچون ممانعت از سایش، کم کردن اصطکاک و همچنین تحمل بار و دمای بالا در صنایع مختلفی از جمله ادوات انتقال، توربین، کمپرسور و تجهیزات نفتی استفاده می‌شوند. در حال حاضر، بیشترین استفاده از روانکارها مربوط به موتورهای گازوئیلی، دیزلی و گاز طبیعی است. در سالیان اخیر در ساخت روغن موتورها از افزودنیهای حاوی سولفور و فسفر استفاده می‌شد که مشکلات زیست محیطی نیز به همراه داشتند.
با توجه به استفاده از نانوفناوری در صنایع در سال‌های اخیر، گروهی از انواع افزودنیهای نانومتری برای روانکارها پا به عرصه ظهور گذاشته‌اند. نانومواد به عنوان افزودنی مکمل روغن، می‌توانند موجب کاهش میزان گشتاور، ضریب اصطکاک موتور و سایش شوند. از مهمترین تأثیرات مصرف این نوع افزودنی‌ها به عنوان مکمل روغن موتور خودرو می‌توان به مواردی چون کاهش مصرف سوخت، بهبود عملکرد و افزایش عمر موتور خودرو اشاره کرد. مواد نانوساختار همچنین می‌توانند با ورود به حفرات سطح سبب ترمیم و یا پرشدن آنها شوند.
روغن موتورهای نانو نسبت به روغن موتورهای معمولی دوام بالاتری دارند و به دلیل اینکه در آن از نانوذرات استفاده شده باعث می شود قطعات موتور روان تر کار کنند و وقتی روان تر کار کنند اصطکاک کمتر و مصرف سوخت کمتر می شود
اکسپندر باتریهای خودرو
باتری خودرو یک باتری قابل شارژ است که جریان الکتریکی را برای یک وسیله نقلیه موتوری تأمین می‌کند. در طول سال‌هایی که محققان عملکرد باتری را بهینه کرده‌اند، دغدغه تکنیکی اصلی کار با باتری تأمین نیرو، تماس پیوسته و برهمکنش واکنشگرها با مواد الکترود و الکترولیت است. این امر به تأمین مقدار کافی اسید، مواد فعال با مساحت سطحی بالا، تماس خوب بین ذرات مواد فعال (به‌طور ویژه در ورقه‌های مثبت که تمایل به انبساط در طول چرخه شارژ- دشارژ دارند) و به حداقل رساندن اثرات عایق PbSO۴ نیازمند است.
مهمترین دغدغه، محدودیت باتری سرب-اسید است که به‌واسطه واکنش پایه بین الکترودهای مثبت و منفی اتفاق می‌افتد و مانع انتقال سریع الکترون می‌شود. فناوری نانو تمامی شرایط فوق را به‌منظور عملکرد بهتر باتری تأمین کرده و محدودیت‌های این باتری‌ها را با تولید ماده الکترود با مساحت سطح فعال زیاد و بازدهی بالا برطرف می‌کند.
افزدونی نانویی خنک کننده آب رادیاتور
امروزه با توجه به نیاز به کاهش ابعاد سیستم‌های انتقال حرارت در وسایل نقلیه از یک طرف و همچنین نیاز به افزایش نرخ انتقال حرارت از طرف دیگر، سیستم‌های انتقال حرارت با راندمان بالا مورد توجه ویژه‌ای قرار دارند.
ضریب هدایت حرارتی پایین سیالات رایج انتقال حرارت مانند آب در مقایسه با فلزات، مانع اصلی در کوچکسازی مبدل‌های حرارتی است. برای رسیدن به این هدف، دو رویکرد افزایش سطح موثر مبدل‌ها و همچنین افزایش ضریب هدایت حرارتی سیال در نظر گرفته شده‌اند. نانو سیال‌ها از پراکنده شدن ذرات نانویی در یک سیال پایه بوجود می‌آیند. بواسطه این ذرات، ضریب انتقال حرارت سیال پایه به میزان قابل توجهی افزایش یافته و در مصرف انرژی صرفه جویی به عمل خواهد آمد.
تحقیقات نشان می‌دهد که میزان افزایش انتقال نانو سیال‌ها به پارامترهای متفاوتی از قبیل درصد افزودن نانو ذرات، جنس آنها، ابعاد ذرات نانویی و... بستگی دارد.
محلول شوینده موتور خودرو بدون استفاده از آب
موتور خودرو هم مانند هر چیز دیگری وقتی تمیز باشد بهتر کار می‌کند ولی تمیزکردن موتور مانند شستن سایر قسمت‌های خودرو نیست. همه ما یک موتور تمیز و خشک را دوست داریم و هر از گاهی با آب آن را شست و شو می دهیم ولی از سوی دیگر یک مشکل وجود دارد.
پیشرفت خودروها و پیچیدگی مدارات الکترونیکی در آنها، همگی خواستار تغییر روش تمیز کردن موتور و اجزای برقی آن شده است. در همین راستا محققان توانسته اند محصولی با فناوری نانو تولید کنند که پایه آب دارد و بوسیله نانو ذرات آلودگی موتورخودرو را تمیز می کند. با استفاده از این محصول دیگر نیاز به مصرف آب نیز نیست و با توجه به خاصیت آنتی استاتیک از تجمع گرد و غبار بر روی موتور خودرو جلوگیری می‌شود.
سره الکترود نقطه جوش کاربردی در خط تولید خودرو
هر جا که جوشکاری نیاز داشته باشد نیاز به یک سری الکترود داریم؛ محققان ما موفق شدند که این الکترودها را با فناوری نانو بر پایه ان مس الومینا به تولید برسانند. این الکترودها اگر در خطوط جوشکاری خودرو استفاده شوند، مصرف الکترودها را دو سوم کاهش می دهد و علاوه بر این، جوشکاری روند بهتری خواهد داشت؛ اگر در روند کلی تولید خودرو سره های جوش مشکلی داشته باشند روند تولید آن خط تولید را تحت تاثیر قرار می دهد. استفاده از سره های نانویی می تواند مشکل خط تولید را کاهش دهد زیرا توقف در خط تولید هزینه های تولید کننده را افزایش می دهد.
سره الکترود نقطه جوش از نانو کامپوزیت آرترود در انواع مختلف نری و مادگی به طور عمده با روش فورج سرد و در برخی موارد با ماشین‌کاری ساخته شده است. دقت و ثبات ابعادی محصولات با استفاده از قالب کاربید دقیق تضمین شده است.
سینی فن خودرو
پلی‌پروپیلن به دلیل ارزان‌قیمت بودن و دارا بودن خواص مکانیکی و قالب شدن عالی بیشتر از نصف مواد به کار رفته در خودرو را به خود اختصاص می‌دهد. توسعه ترکیبات پلی‌پروپیلن در کاربردهای خودرو با عملکرد بهبودیافته رزین‌های پلی‌پروپیلن بیشتر مورد حمایت قرار گرفته‌اند. فیلرهای غیرآلی به منظور بهبود عملکرد پلی‌پروپیلن، به آنها اضافه می‌شوند. استحکام ضربه در این ترکیبات با پراکنده کردن نانوذرات درون ماتریس آنها افزایش می‌یابد. این محصول به عنوان یک کامپاند پلی‌پروپیلن حاوی نانوذرات شناخته می‌شود. اضافه کردن نانوذرات استحکام ضربه آن را افزایش و میزان ازدیاد طول آن را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد و به طور خاص برای تولید سینی‌فون خودرو استفاده می‌شود.
منبع: مهر