تبلیغات
دانستنیهایی مفید ازهمه جا ،از همه چیز ،برای همه - نانو كامپوزیت های پلیمری
  • تعداد مطالب :
  • آخرین بروزرسانی :
  • تعداد افراد آنلاین :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :

entry نانو كامپوزیت های پلیمری


نانو

نانو كامپوزیت های پلیمری

     نیاز اقتصادی و رو به افزایش سوخت در عرصه حمل و نقل، تقاضا برای استفاده مواد جدید سبك وزن مانند پلاستیك را كه می تواند با فلز جایگزین شود افزایش داده است. انواع خوب این پلاستیك ها گران قیمت هستند. نانو كامپوزیت ها، دسته جدیدی از مواد مورد مطالعه در جهان هستندشامل پلیمرهای قریمی تقویت شده با ذرات نانو متری می باشند.

   

در واقع نانو كامپوزیت ها  یك گروه از مواد پلاستیكی انباشته هستند كه شامل مقدار كمی (كمتر از 10%) از ذرات ریز نانو مقیاس (اغلب خاك رس) می باشند در حالت نظری این مواد می توانند به آسانی به شكل اكسترود یا قالب به شكل نهایی در آیند، در حالی كه دارای همان استحكام فلز بوده وسبك تر می باشند ]6 [.

     در اوایل سال 1990 تویوتا از نانو كامپوزیت ها در پوشش كمربند ایمنی خودرو استفاده كرد. در كنار تویوتا، شرمت میتسوبیشی از نانو كامپوزیت ها به عنوان روكش موتور استفاده نمود. بعد از آن شركت های جنرال موتورز، فولد و ولوو نیز فعالیت خود را در این زمینه آغاز كردند.

     ویژگی های نانو كامپوزیت ها عبارت است از:

استحكام و سختی زیاد تا اندازه ای كه با فلزات برابری می كند اما با وزن كمتر

قابلیت جلوگیری از نشست گازها و مایعات

درجه اعوجاج گرمایی بالا (HDT) بالا

رسانایی الكتریكی

خاصیت ضد احتراقی (آتش گیر بودن پلاستیك ها یكی از مشكلات استفاده از آنها است)

پایداری ابعادی

قابلیت بازیافت

مفاومت بالا در برابر مواد شیمیایی و حرارتی بالا و ... 

 

     نایلون 6 اولین پلیمری بود كه توسط نانو كامپوزیت ها (توسط شركت تویوتا) به كار گرفته شد. اما امروزه در زمینه تركیبات مختلف از جمله PP, PET, PVC و آكریلیك و یك گروه از الاستومرها مشابه ترموست های معمول نیز به طور فعال كار می شود. در سال 1999 بیش از 70 شركت و آژانس های دولتی و انستیتوهای علمی كه در زمینه نانو كامپوزیت ها تحقیق و توسعه (R&D) داشته اند، شناسایی شده اند. اما به هر حال تعداد اندكی از این فعالیت ها اجرایی شده است. كه از این جمله می توان به تعدادی از تهیه كنندگان پركننده های نانویی مثل ذرات رس و یا نانو لوله های كربنی و شركت هایی كه نانو كامپوزیتی عرضه كرده انداشاره داشت ( شركت های :Unitika,Upe,Rtp,Bayer ) ]7 [.

     استفاده از نانو كامپوزیت ها  PP, TPO در قسمت آبكاری بدنه خارجی خودرو در آینده نزدیك آغاز خواهد شد. داده های Nanocor رشد 98% از لحاظ استخكام و افزایش درجه اعوجاج گرمایی به میزان 52 درجه فارنهایت را برای Nano PP نشان می دهد. تخمین زده شده در سل 2004، 30%از nano PP مورد استفاده خودرو قرار خواهد گرفت.

     نانو كامپوزیت ها همچنین مانع انتشار بنزین، متانول و سایر حلال های ارگانیكی می شوند. شركت Ube آمریكا در حال توسعه نانو كامپوزیت هایی برای جلوگیری از نشت این مواد به منظور استفاده در سیستم های سوختی خودرو می باشد (حدود 5% نانو ذرات رس را در نایلون 6، 6.66 به كار برده است). بیان شده كه نایلون 6 با 2% ذرات رس، 5 برابر بیشتر از نایلون 6 معمولی در برابر نشت (نفوذ) بنزین مقاوم است.

 

   نانو كامپوزیت های فلزی

     استفاده از نانو بلورهای فلزی به صورت تركیبات ساختاری حجیم (Bulk) در صنعت خودرو دارای فرصت های زیادی می باشد. به طوری كه با استفاده در بدنه اتومبیل ها قادرند با نانو كامپوزیت های جدید رقابت داشته باشند. به طور مثال نانو لوله های فولاد مزایای زیادی در ارتقا درجه استحكام ایجاد می كنند و شكت تویوتا از آن در خودروهایش استفاده كرده است 

     نانو بلورهای فولاد نسبت استحكام به وزن را به نحو قابل ملاحظه ای بهبود می دهند كه این مساله می تواند از افول صنعت فولاد و جایگزینی آن توسط نانو كامپوزیت های پلیمری جلوگیری كند. در مجموع نانو بلورهای فلزی در قسمت های مختلف خودرو از جمله موتور باعث استحكام و سختی می شود

 

   رنگ و پوشش

     استفاده از نانو تكنولوژی در رنگ باعث افزایش كیفیت رنگ و كاهش مصرف آن می گردد. نكته ای كه در اینجا مطرح می باشد جاذبه رنگ برای جلب توجه به محصول می باشد. یك مثلی می گوید:

 "The color soilsyour prodects." –"این رنگ است كه باعث فروش تولیدات شما می شود."

     پس برای لب نظر مشتری رگ عامل مهمی ه شمار می رود. استفاده از رگ های مقاوم در برابر نور خورشید و مقاوم در برابر سایدگی به همراه خاصیت صیقلی بالا (جلای زیاد) در خودرو ضروری می باشد.

     نانو تكنولوژی در این بخش به دو صورت كمك می كند یكی به صورت انتخاب مواد مناسب و دیگری در روش های بهینه رنگ كردن.

     نانو ذرات با اندازه های مختلف، نورها با فركانس های مختلف ساطع می كنند كه می توانند برای رنگ های گوناگون مورد استفاده واقع شوند ]1 [. همچنین یك كاربرد قابل توجه، استفاده از نانو لوله های كربنی در رنگ می باشد. فیبریلها ساختارهای ویژهای می باشند كه از نانو لوله های كربنی ساخته می شوند (استئانه هایی متشكل از 8 لایه گرافیتی كه از فاز بخار به عمل می آیند) و خاصیت رسانایی بالایی دارند.

     كاربرد فیبریل ها در رنگ باعث رسانایی آن می گردد و می توان از آن برای رنگ كردن خودرو به طریق قطره های باردار شده استفاده نمود (روش رنگ الكترواستاتیكی). در این روش، رنگ و قسمت هایی كه رقرار است رنگ شوند، باردار می كند تا جاذبه الكتریكی بین آن دو باعث جذب رنگ توسط آن قسمت شوند و بدین ترتیب كارایی رنگ، چه از لحاظ كیفیت و چه از لحاظ كمیت (میزان رنگ مصرفی) ارتقا می یابد. در اینجا رنگ به طور دقیق روی سطح مورد نظر می نشیند و از پراكنده شدن آن جلوگیری می شود و در نتیجه كارایی آن بالا رفته و سریع و تمییز و مقرون به صرفه می شود. همچنین این روش باعث كاهش انتشارات سمی VOC می شود. نمودار شماره 1بیانگر كارایی این روش می باشد.

 

     بهبودشیشةاتومبیل با Clarity Defender     

 این محصول یك محافظ نامرئی برای شیشة اتومبیل می‌باشد. این محافظ،‌ باران را دفع و كمك می‌كند تا برف، یخ،‌ حشرات و دوده به شیشه نچسبند. Clarity Defender نام محصول جدید شركت Nanofilm واقع در اُهایو می‌باشد. شیشة دارای این روكش، دید راننده را در شب بارانی به میزان 34 درصد افزایش می‌دهد و این مسأله باعث می‌شود راننده حدود یك ثانیه زمان بیشتری برای عكس‌العمل در اختیار داشته باشد. با سرعت 60 مایل در ساعت،‌ این مدت زمان معادل پیمودن 88 فوت اضافی می‌باشد.

     قالب‌گیری تزریقی

     دو شركت خودرو‌سازی شروع به استفاده از تركیبی جدید برای قالب‌گیری تزریقی كرده‌اند كه بنا به گفتة تولیدكننده آن، به دلیل دارابودن نانوذرات رسی، دارای خاصیت كشسانی و استحكام مضاعف می‌باشد. این تركیب را شركت Polyone واقع در آون لیك اُهایو1 تولید می‌كند.
     این محصول با نام تجاری، Maxxam LS حاوی ذرات بسیار كوچكی است كه از نوعی رس به نام مونت‌موریلونیت مشتق می‌شود. ”LST“ مخفف سبك، سفت و محكم (Light, Stiff, Tough)  می‌باشد. خاك رسی كه از زمین به دست می‌آید به‌صورت ورقه‌های بسیار نازك میكرومتری می‌باشد. بنابرگفتة‌جورج زولوس، مدیر توسعة فروش محصولات نانوكامپوزیت شركت Polyone، می‌توان صفحات به‌دست‌آمده را با ورقه‌ورقه‌كردن به ذراتی با عرض 200 تا 400 نانومتر و ضخامت 1 نانومتر تبدیل كرد.
     شركت Polyone ادعا می‌کند كه این محصول جدید تنها نمونة كامپوزیت‌های جدید نانورس- پلی‌پروپیلن می‌باشد. زولوس می‌گوید زمانی كه این ذرات به طور یكنواخت در پلی‌پروپیلن پخش می‌شوند، ویژگی‌های جدیدی به تركیب می‌دهند و باعث بهبود خواص آن می‌گردند.

    حسگر

     به كار گیری فن آوری حسگر در صنعت خودرو سازی، مخصوصا برای نظارت و كنترل موتور توسعه زیادی یافته است. گذشته از این مساله، مشهورترین حسگر خودرو شتاب سنج مبتنی بر mems است كه ماشه (trigger) كیسه هوا را هنگام تصادف می كشد

میكرو سیستم های سیلیكونی به عنوان جزئی كلیدی در سیستم خودروها مورد توجه واقع شده اند. كاربرد این ابزار عبارت است از حسگرها ی كنترل فشار باد در تایر، شتاب سنج ها برای شناخت نقاط حط افرین و ژیروسكوپ ها (‌حسگرهای زاویه ای) برای تشخیص نقاطی كه احتمال چپ شدن خودرو را به وجود می اورند و جلوگیری از ایجاد خط ترمز در لاستیك.

 

    مبدل های كاتالیستی و فیلترها

     نانو ذرات و مواد حفره ای قابلیت بالایی را در كاتالیست ها به طور عام ارائه می كنند. استفاده از نانو ذرات در مبدل های كاتالیستی مزایایی را ارائه می دهد كه در هر راكتور كاتالیستی دیگر موجب می شود (افزایش سطح ویژه ، سرعت واكنش را افزایش می دهد). شركت هایی همچون Nanophase برای توسعه چنین مصارفی، نانو ذراتی با قطر تقریبی 10 نانو متر تهیه می كنند.

در مورد فیلتراسیون، انتشار ذرات از وسایل نقلیه دیزلی موجب نگرانی خاصی شده است و توسعه فناوردی های نوین فیلتراسیون می تواند اثر گذار باشد  

 

    نیرو

     عمده تاثیرات بالقوه نانو تكنولوژی در تامین نیروی خودروها و دیگر اشكال حمل و نقل است، كه به صورت دو فناوری رقیب، باتری ها و پیل های سوختی ظاهر می شود ]4 [. یك علت عمده فناوری جدید در تامین نیروی محركه خودروها تمایل به كاهش انتشار آلاینده ها در شهرهای بزرگ دنیا ست كه در آنها آلودگی  خودروها مسائل فزاینده ای را ایجاد می كند.

     تلاش برای ساخت خودروها ی تجاری متكی بر نیروی الكتریكی باتری ها به دهه های پیش برمی گردد. ولی غیر از ان تعداد وسایل نقلیه كه در فواصل كوتاه مورد استفاده واقع می شوند، این خودروها كاربرد چندانی نداشته اند؛ اما خودروهای تلفیقی الكتریسیته و احتراق داخلی اخیرا به موفقیت تجاری دست یافته اند ]4 [.
     مشكل نیروی باتری از آنجا ناشی می شود كه این فناوری در مقابل بهبود توان بر واحد وزن (دانسیته توان) یا سرعت شارژوتخلیه، مقاومت می كند. اكنون نانو تكنولوژی نوید بخش پیشرفت در این زمینه شده است
]4[.
     تحقیق در زمینة استفاده از نانوذرات در باتری ها به نخستین (
PROTOTYPE) باتری لیتیم با سرعت شارژوتخلیه ای 100 برابر بیشتر از انواع تجاری موجود، و منجر شده است (شركت سوئیسی XOLIOX كه هم اكنون مالك NTERA است، چنین ادعائی برای ساخت باتری هایی با نانو ذرات ساخته شده  altaril nanotechnologies مطرح نموده است)

    صفحات نمایشگر

     صفحات نمایشگر مسطح ـ با تكیه بر نانو لوله های كربنی كه به عنوان قطعات نشر میدانی كار می كنند (FED) ـ قطعا به عنوان صفحات نمایشگر وضعیت خودرو كاربر خواهند داشت.

مثلا شركت AUDI  یك صفحه نمایشگر مسطح مبتنی بر FED شاخت شركت pixtech را مورد ارزیابی قرار داده است  

 

    

            

برچسب ها :نانو ,مبدل ,كاتالیستی ,فیلتر ,نیرو ,

author نوشته: سعید طهماسبی دهكردی date تاریخ: سه شنبه 1 دی 1388 date نظر