رضيه برجيان
مقدمه
تاکنون در دنيا در صنايع پليمري تحقيقات بسيار زيادي انجام شده است. ازجمله آنها تحقيقات در زمينه فناوري نانو در صنعت لاستيک است. موارد استفاده از فناوري نانو اعم از نانوفيلرها و نانوکامپوزيت است که به لاستيک‌ها خواص ويژه‌اي مي‌دهد.
بازار نانوکامپوزيت در 2005 به ميزان 200 ميليون يورو و در سال 2015 بر اساس آمارBSF به ميزان 1200 ميليون يورو پيش‌بيني‌شده است. در سال 2002 کشوري مثل ژاپن 1500 ميليون يورو در تحقيقات در زمينه فناوري نانو صرف کرده است.همچنين صنايع خودرو در دنيا به سمت استفاده از نانو PP نانوپلي پروپيلن سوق پيدا کرده است و علت اصلي آن خواص مناسب از جمله سبکي، مقاومت حرارتي و مقاومت ضربه اينگونه مواد است. بنابراين رسيدن به خواص مطلوب ضرورت توجه به آن را بيش از هر چيز ديگر براي ما نمايان مي‌سازد. در اين مقاله به بعضي از نانومواد رايج در صنعت خودروسازي مي‌پردازيم. کاربرد اکسيدروي نانومتري (NanoZnO) در لاستيک
اکسيدروي نانومتري مادهاي غيرآلي و فعال است که کاربرد گسترده‌اي در صنعت لاستيک‌سازي دارد. برخي از تأثيرات آن بر روي لاستيک‌ها عبارت‌اند از:
1-زيبايي و ظرافت بخشيدن به لاستيک
2-افزايش استحکام مکانيکي لاستيک
3-افزايش مقاومت سايشي لاستيک
4-پايداري دمايي بالاي لاستيک
5-افزايش طول عمر لاستيک کاربرد نانوکربنات کلسيم در لاستيک
نانوکربنات کلسيم به‌طور گسترده‌اي در صنايع لاسيتک به کار مي‌رود، زيرا اثرات خيلي خوبي نسبت به کربنات معمولي بر روي خواص و کيفيت لاستيک دارد. ازجمله مزاياي استفاده از نانوکربنات کلسيم توانايي توليد در مقياس زياد است. نانوکربنات کلسيم سبک بيشتر در پلاستيک و پوشش دهي لاستيک به کار مي‌رود.
نانوکربنات کلسيم سختي لاستيک و حد گسيختگي پليمرهاي لاستيک را افزايش داده و حداکثر تواني که لاستيک مي‌تواند تحمل کند تا پاره شود را بهبود مي‌بخشد. همچنين مقاومت لاستيک را در برابر سايش افزايش مي‌دهد. به کار بردن نانوکربنات کلسيم هزينه‌ها را پايين مي‌آورد و سود زيادي را به همراه دارد.
کاربرد ساختارهاي نانومتري الماس در لاستيک
الماس نانومتري به‌طور گسترده‌اي در کامپوزيت‌ها ازجمله لاستيک به کار مي‌رود. با اضافه کردن نانو الماس‌ها به لاستيک‌ها مي‌توان خواص زير را انتظار داشت:
1) 4 الي 5 برابر شدن خاصيت انعطاف‌پذيري لاستيک
2) افزايش 2 الي 5/2 برابري درجه استحکام
3) افزايش حد شکستگي تا حدود 2 Kg/cm700-620
4) 3 برابر شدن قدرت بريده شدن آنها
5) بهبود زياد خاصيت ضد پارگي آنها در دماي بالا و پايين
کاربرد ذرات نانومتري خاک رس در لاستيک
يکي از مواد نانومتري که شرکت‌هاي بزرگ لاستيک‌سازي به‌طور گسترده‌اي از آن در محصولات خود استفاده مي‌کنند، ذرات نانومتري خاک رس است . افزودن اين ماده فوايدي دارد که مهم‌ترينشان عبارت‌اند از:
1) افزايش مقاومت لاستيک در برابر سايش
2) افزايش استحکام مکانيکي
3) افزايش مقاومت گرمايي
4) کاهش قابليت اشتعال
5) بهبود بخشيدن اعوجاج گرمايي[1]
6)کاهش نفوذپذيري لاستيک[2]
استفاده از گرافن در صنعت لاستيک
گرافن مادهاي تک لايه از جنس کربن است . در حال حاضر از گرافن در صنعت ساخت دوچرخه استفاده مي‌شود. استفاده از گرافن در لاستيک دوچرخه‌ها مزاياي زير را دارد:
1)افزايش استحکام لاستيک
2) کاهش اصطحکاک و افزايش سرعت دوچرخه
3) ترمزي نرم
4) افزايش انعطاف‌پذيري لاستيک[3]
مزاياي بيشتر
حسگر لاستيک
محققان حسگر ساخته‌اند که در آن از نانولوله براي رصد دائمي تاير خودرو استفاده مي‌شود. اين حسگر درون تاير قرار مي‌گيرد و در صورت کاهش باد لاستيک به راننده هشدار مي‌دهد. يکي از مزيت‌هاي اين حسگر آن است که ابعاد آن کوچک بوده و در اندازه‌هاي يک سکه است و امکان توليد ارزان‌قيمت آن وجود دارد. اين حسگر به‌صورت چاپي توليد مي‌شود. در اين حسگر از نانولوله‌هاي کربني في استفاده‌شده است. اين حسگر با ايجاد ميدان الکتريکي ميان دو الکترود کار مي‌کند که يک ولتاژ نوساني ميان آن دو برقرار است. اين حسگر به‌گونه‌اي درون لاستيک قرار داده‌شده که قادر است به‌صورت دائمي با جاده برهم‌کنش داشته باشد و با اين کار هرگونه تغيير وضعيت لاستيک را در مقياس ميلي‌متري رصد مي‌کند و اين کار با دقت بالايي صورت مي‌گيرد.
اين حسگر با استفاده از روش‌هاي مختلف و مواد متفاوت قابل‌توليد است. اما بهترين نتيجه زماني به دست مي‌آيد که از نانولوله‌هاي کربني في که درون يک فيلم انعطاف‌پذير به‌کاررفته، استفاده شود.[4]
نانو ژنراتوري براي توليد انرژي از اصطکاک لاستيک خودرو
نانوژنراتوري طراحي‌شده که مي‌تواند از اصطکاک لاستيک خودرو، انرژي توليد کند. اين روش خلاقانه با تبديل صورت‌هاي مختلف انرژي به هم، مي‌تواند به شرکت‌هاي خودروساز براي افزايش کارايي کمک کند. اين نانوژنراتور بر اساس اثر پيزوالکتريک کار مي‌کند به‌طوري‌که پتانسيل ميان چرخ‌هاي خودرو و کف خيابان براي توليد انرژي مورداستفاده قرار مي‌گيرد.
اصطکاک ميان لاستيک خودرو و کف خيابان تقريباً 10 درصد آر سوخت خودرو را مصرف مي‌کند. اين انرژي هدر مي‌رود، بنابراين اگر ما بتوانيم اين انرژي را تبديل به شکل ديگري کنيم مي‌توان از آن براي افزايش کارايي سوخت استفاده کرد. انرژي توليدشده با اين روش به وزن و سرعت خودرو بستگي دارد.[5]
واکس لاستيک
پديده شکفته شدن (Blooming) اساساً يک تغيير فيزيکي است که در سطوح يک قطعه لاستيکي جام و يا پخته شدن (ولکانيزه) رخ مي‌دهد و علت آن مهاجرت مواد از درون يک آميزه لاستيکي به سطح، به سبب داشتن حلاليت محدود در شبکه پليمري مي‌باشد. بئومنيگ و مسائل مربوط به آن ناشي از اين امر است که تعداد زيادي از مواد درون آميزه لاستيکي داراي سازگاري محدود با آميزه بوده و نتيجتاً پس از ولکانيزاسيون و خنک شدن و رسيدن به دماي محيط، از درون ترکيب آميزه جدا مي‌گردند. درواقع بلومينگ يک فرايند نفوذپذيري کنترل شده است پديده بلومينگ هميشه يک پديده نامطلوب نيست بلکه در مواقعي وقوع اين پديده موجب تشکيل لايه مقاومي از ماده بلوم شده مي‌گردد، که به‌عنوان يک لايه محافظ عمل مي‌نمايد. ازجمله موارد کاربردي اين پديده مي‌توان به سه افزودن واکس‌هاي هيدروکربني تحت عنوان واکس‌هاي محافظ به آميزه‌هاي لاستيکي اشاره نمود که به‌منظور حفاظت از سطح لاستيک ولکانيزه شده در برابر حملات ازوني بکار مي‌روند که طي آن واکس به سطح آميزه لاستيکي بلوم کرده و مانند يک سد فيزيکي محافظ عمل مي‌کند . [6]
پي نوشت
[1] http://khodroha.com/nano-lastik.htm
[2] سرمستي امامي, محمد رضا و حميد رضا برادران، 1392، بررسي تجربي خواص نفوذ پذيري نانو کامپوزيت لاستيک هايپالون، دومين همايش ملي فناوري نانو از تئوري تا کاربرد، اصفهان، موسسه آموزش عالي جامي، https://www.civilica.com/Paper-NCNTA02-NCNTA02_149.html
[3] http://news.nano.ir/53828
[4] http://news.nano.ir/58931
[5] http://news.nano.ir/50666
[6] تقوايي, سعيد و محمود مياه نهري، 1380، بررسي تاثير توزيع جرم مولکولي و ميزان روغن موجود در واکس هاي محافظ تاير بر کيفيت عملکرد آنها، پنجمين همايش ملي لاستيک، مشهد، شرکت مهندسي و تحقيقات صنايع لاستيک، https://www.civilica.com/Paper-RUBBER05-RUBBER05_009.html
منابع
http://khodroha.com/nano-lastik.htm
سرمستي امامي, محمد رضا و حميد رضا برادران، 1392، بررسي تجربي خواص نفوذ پذيري نانو کامپوزيت لاستيک هايپالون، دومين همايش ملي فناوري نانو از تئوري تا کاربرد، اصفهان، موسسه آموزش عالي جامي، https://www.civilica.com/Paper-NCNTA02-NCNTA02_149.html
http://news.nano.ir/53828
http://news.nano.ir/58931
http://news.nano.ir/50666
تقوايي, سعيد و محمود مياه نهري، 1380، بررسي تاثير توزيع جرم مولکولي و ميزان روغن موجود در واکس هاي محافظ تاير بر کيفيت عملکرد آنها، پنجمين همايش ملي لاستيک، مشهد، شرکت مهندسي و تحقيقات صنايع لاستيک، https://www.civilica.com/Paper-RUBBER05-RUBBER05_009.html
درباره این سایت