باتری ای که هیچ گاه ضعیف نمی شود       سختی و سختی سنج فلزات        تولید برق از گدازه های داغ آتشفشانی       آشنایی با ترانسمیتر، ترانسدیوسر و توان اکتیو       رطوبت سنج هسته اي و چگالی چيست؟       ژنراتور به منظور تولید برق از باد به تقلید از بال زدن پرندگان       بررسي ساختار و عملکرد آنالایزرهای گازی        انتقال جريان الكتريسيته از طريق هوا       PH متر و انواع آن       آشنایی با لرزش سنج      
   امروز جمعه ۱۳۹۳ سوم مرداد
 

فناوری نانو در شیشه و آینه خودرو چه کاربردی دارد ؟


 فناوری نانو در شیشه و آینه خودرو چه کاربردی دارد ؟
این بخش به بررسی توانایی هایی که به واسطه استفاده از فناوری نانو در شیشه های خودرو به آن دست پیدا می شود پرداخته است . که کاربرد نانو فناوری در آن ها از خواص ضد مه ، خودتمیزشونده و ... شروع و موارد بسیار پیشرفته را مانند شیشه هایی کاملا هوشمند که بیشتر در مرحله تحقیقاتی می باشند در بر می گیرد .
1.روکش های ضد لک و خود تمیز شونده برای شیشه خودرو   چیست؟
بروز تصادفات به علت عدم دید مناسب و کافی، به خصوص در شرایط جوی نامساعد مانند باران و گرد و غبار، نیازمندی صنعت خودرو را به ایجاد شیشه ها و آینه های ضدلک در خودرو ایجاد کرده است. با ظهور فناوری نانو، نه تنها در مورد خودروهای در حال ساخت این امکان فراهم شده است، بلکه روکش های مخصوص این امر نیز برای به کارگیری در مورد خودروهای موجود، ساخته شده است.
این نوع روکش روی شیشه خودروها موجب دفع آب و ذرات گرد و غبار شده و به راحتی می توان سطح آن را تمیز کرد. این روکش همچنین ضدسایش بوده و علاوه بر مقاوم بودن در برابر پرتوهای فرابنفش، از دوامی طولانی برخوردار است. عمر این محصول روی شیشه جلوی خودرو تا پنجاه هزار کیلومتر و روی شیشه پنجره هایی که در جهت حرکت ماشین قرار ندارند تا پنج سال می رسد.
Nanoprotect AG ، محصولی است شفاف و منحصر به ‌فرد که در شرایط استفاده معمولی ، این محصول می‌تواند تا طی کردن یک مسیر 80 هزار کیلومتر، تأثیر خود را بر روی شیشه خودرو حفظ کند. این محصول با ایجاد یک سطح شیشه‌ای دافع آب و نچسب ، قابلیت دید راننده خودرو را در هوای بارانی یا برفی بهبود می‌بخشد. این محصول اغلب با کارایی بالای خود، خودرو را از برف‌پاک‌کن شیشه جلو بی‌نیاز می‌کند. در معمول‌ترین شرایط محیطی ، Nanoprotect AG معمولاً تا دو سال و یا طی مسافت 30 هزار کیلومتر ، قادر به حفظ کارایی خود بر روی شیشه خودرو است ؛ اما در آزمایشی که اخیراً انجام گرفته ، در بدترین شرایط محیطی موجود در کانادای شرقی ، دوام این محصول 80 هزار کیلومتر است . می‌توان از Nanoprotect AG برای حفاظت شیشه‌های بیرونی خودرو؛ یعنی پنجره‌ها ، شیشه جلو ، آینه‌های بیرونی ، سقف‌های شیشه‌ای و چراغ‌های جلوی خودرو بهره گرفت.
این محصول هنگام رانندگی در بارندگی، باران و برف را بر روی شیشه خودرو به‌صورت قطره‌ درآورده، قابلیت دید را به شکل چشمگیری بهبود می‌دهد . بهبود قابلیت دید راننده در جاده‌های خیس به معنی افزایش سرعت واکنش راننده در زمان وقوع یک حادثه غیر منتظره است ؛ از این رو به‌کارگیری این محصول به امنیت بیشتر سرنشینان خودرو خواهد انجامید.

دوام Nanoprotect AG بالاست ؛ زیرا این محصول به‌صورت شیمیایی به شیشة خودرو اضافه گشته، وضوح بافت سطح را نیز تغییر نمی‌دهد. شیشه‌های خودرویی که این محصول را دارند، نچسب هستند ؛ به همین دلیل گرد و خاک ، چربی ، روغن ، قیر ، حشرات مرده و شیره‌های گیاهی‌ای که بر روی شیشه انباشته می‌شوند ، به‌آسانی قابل حذف و پاک‌سازی هستند.

2.روکش های فتوکرومیک برای شیشه خودرو چیست؟
عدم دید کافی به هنگام حرکت در خلاف جهت تابش آفتاب، به خصوص در کشورهای آفتاب خیز، از جمله دلایل بروز حوادث جاده ای می باشد . فناوری نانو توانسته است به رفع این مشکل کمک کند.
استفاده از روش های کلوئیدی برای تهیه نانوذرات حساس به نور به همراه روش های سل- ژل، توانایی بالقوه زیادی برای طراحی و تهیه مواد فوتوکرومیک دارد به طوریکه با این روش ایجاد هر شکلی از این مواد ، از جمله فیلم های نازک برای به کارگیری روی شیشه خودروها امکان پذیر است. خواص نوری پوشش های فتوکرومیک در اثر تابش نور تغییر کرده و برای بهینه سازی مصرف انرژی داخل خودرو مورد استفاده کاربرد دارند. نانو ذرات WO3 برای ساخت این پوشش ها کاربرد دارد .

3.کاربرد لایه های الکتروکرومیک آینه ها و شیشه ها :
استفاده از یک حسگر در آینه عقب خودرو برای تشخیص نورهای ضعیف و تنظیم آن به هنگام مورد نیاز برای کنترل نور خیره کننده خودروهای پشتی توسط حسگر از جمله کاربرد این لایه های الکتروکرومیک می باشد .

شکل1 – لایه های الکتروکرومیک در آیینه عقب خودرو
بسیاری از اکسیدهای عناصرفلزی واسطه از جمله تنگستن، مولیبدن، وانادیم، تیتانیوم و ... دارای خاصیت الکتروکرومیک هستند. خاصیت الکتروکرومیک عبارتست از تغییرات برگشت پذیر ویژگیهای اپتیکی مواد در اثر اعمال میدان الکتریکی و یا به عبارتی تجمع و خروج الکترونها یا یونها از درون ماده. به بیان دیگر در طول این فرآیند الکترونها و یونها بسته به ولتاژ اعمال شده به درون مواد الکتروکرومیک وارد شده یا از آن خارج می شوند به نحوی که تعادل بارهای الکتریکی آنها حفظ شود. از آنجا که این پدیده با رسانش الکترونها و نفوذ یونها همراه است؛ رسانش الکتریکی و نفوذپذیری یونی دو عامل مهم و تعیین کننده در مواد الکتروکرومیک به شمار می آیند. در میان مواد اکسید تنگستن به دلیل پاسخ دهی سریع تر و بازده الکتروکرومیک بالا در مقایسه با سایر مواد توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده و کاربردهای متنوعی از جمله در نمایشگرها و یا پنجره های هوشمند پیداکرده است .
نانوذرات WO3 برای ساخت پوشش های الکتروکرومیک درصنایع خودرو مورد استفاده قرار گرفته است. خواص نوری پوشش های الکتروکرومیک در اثر اعمال ولتاژ تغییر کرده و برای بهینه سازی مصرف انرژی داخل خودرو مورد استفاده کاربرد دارند.

.4شیشه و آیینه ضد مه / ضد بخار   چیست؟
قرار دادن یک سطح خنک در یک محیط گرم تر موجب ایجاد مه می شود . این اثر غیر قابل اجتناب است ، مگر اینکه سطح مورد نظر گرم شود . تشکیل مه در اثر ایجاد قطرات کوچک روی سطح آیینه ای است که موجب انعکاس ذره ای نور می شود . یک سطح ابرآبدوست می تواند تا یک حد معینی از تشکیل این قطرات کوچک جلوگیری کند. این قطرات به سادگی با هم ادغام شده و یک لایه نازک آب را روی سطح آینه ای ایجاد می کنند که در این حالت، انعکاس پذیری سطح تغییر چندانی نمی کند.
زمانی که روکش های فتوکاتالیزوری دی اکسید تیتانیوم در معرض مقدار مناسبی نور ماورای بنفش قرار گیرند ، ابرآبدوست می شوند و این در حالی است که پدیده فوتوکاتالیزوری اکسیدتیتانیوم (TiO2) اثری کاملاً شناخته شده است و بسیاری از جزئیات سازوکار آن تاکنون بررسی شده است. با توجه به وابستگی فعالیت نانوذرات اکسید تیتانیوم به مساحت سطحی در دسترس و قطر ذره ، این نانوذرات در زمره جالب توجه ترین سیستم ها به شمار می آیند.
یکی از تحولات فناوری نانو استفاده از پوشش های ضد مه و ضدغبار در آینه و شیشه‌های خودرو است. آینه ها و شیشه های فعالی که همواره تمیزند و به کمک نانوموادی که از نور خورشید برای تسریع فعالیتشان استفاده می کنند، عمل می کنند. قطرات بخار آب هرگز روی سطح آینه ها به صورت قطره جمع نمی شود بلکه به واسطه خصوصیت فوق آبدوستی سطح سریعاً روی سطح پخش شده و یک لایه سنگین آب روی سطح ایجاد می کند. این لایه به واسطه افزایش تدریجی وزن تمایل به سقوط دارد. در این کاربرد خاصیت آبدوستی شیشه توسط دو لایه SiO2 و TiO2 ایجاد می‌شود. ترکیب SiO2 در لایه خارجی قرار دارد و کشش سطحی بین آب و شیشه را کم می کند. TiO2 در لایه داخلی قرار دارد و نور خورشید را جذب نموده و مواد آلی را متلاشی می کند. با توجه به ساز و کار ذکر شده این لایه از خود خاصیت خودتمیزشوندگی نشان می‌دهد. با به کارگیری این نانو ذرات در شیشه و آینه خودرو سطح این دو مه آلود نمی شود و دید به جلو و عقب خودرو کامل است. پوشش‌‌های ابرآب‌دوست چندلایه‌‌ای ضد مه و ضد بازتابش در شکل نشان داده شده است. لایه‌‌های متناوب پلیمر و نانوذرات سیلیس (که گروه‌‌های هیدروکسیل به سطح آنها متصل شده‌‌اند) پوشش فوق آب‌دوستی را ایجاد می‌کنند که قابل استفاده بر روی شیشه و دیگر مواد است. این پوشش در مقیاس نانو ناهموار است؛ اما هیدروکسیل شدیداً آب‌دوست بوده، به حفرات نانویی موجود در لایه‌‌های چندگانه کمک می‌‌کند تا همانند یک اسفنج، آب را جذب و در همان لحظه دفع کنند.
پوشش های تیتانیومی در آینه ها با خاصیت ضدانعکاسی حدود 60 درصد از نور آبی را منعکس می‌نمایند و از انعکاس شدید نور خورشید در طول روز جلوگیری می‌کنند. این پوششهای فوتوکاتالیستی در برابر اسیدها و بازها و حلالهای آلی مقاوم بوده و پایداری زیادی در برابر پرتو ماوراء بنفش و حرارتهای بالا از خود نشان می‌دهند. همانطور که اشاره شد این پوشش ها ضد مه بوده و یخ روی این آینه ها نسبت به حالت معمول زودتر ذوب می‌گردد.

در صورت استفاده از پوشش‌های نانوکامپوزیتی آب‌دوست، قطرات به صورت فیلمی روی آن سرازیر می‌شوند که دلیل آن کاهش زاویه تماس قطرات آب در روی پوشش است. بدیهی است هرچه این زاویه کمتر باشد، پوشش شفافیت بیشتری در هنگام مه گرفتگی دارد. به علت قطبیت آب، برای ساخت پوشش‌های ضد بخار به عوامل قطبی نیاز داریم. هرچه قطبیت پوشش بیشتر باشد، زاویه تماس آب با پوشش بیشتر کاهش می‌یابد.
دو پوشش نانوکامپوزیتی ضد بخار با روش سل- ژل ساخته‌‌ شدند : در پوشش اول، از عامل قطبی پلی اتیلن گلیکول (PEG)، و در پوشش دوم از عامل قطبی آمینو اتیل آمینو پروپیل تری متوکسی سیلان (AEA) استفاده شد.
در پوشش اول، ابتدا ماده سیلانی گلیسیدوکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (GPTMS) در آب، با نسبت استوکیومتری، هیدرولیز شده . سپس، پلی اتیلن گلیکول به سل اضافه شده و به آرامی با بقیه مواد مخلوط شد. برای افزایش آب‌دوستی پوشش، سورفکتانت غیر یونی به محتویات محلول افزوده شد. زیرلایه شیشه‌ای به روش غوطه وری (dip coating) با این محلول پوشش داده شد و سپس در کوره، در دمای 130 درجه‌سانتیگراد ، تحت عملیات حرارتی قرار گرفت.
پوشش دوم با روشی مشابه همین روش ایجاد شد ، ولی عامل قطبی AEA بود. آزمایشات SEM، Si-map نشان دادند که توزیع ذرات به‌طور یکنواختی در پوشش صورت گرفته است و تصاویر AFM نشان داد که‌ اندازه ذرات حدود 19 نانومتر است؛ که این امر به‌دلیل کنترل واکنش و جلوگیری از ایجاد کلاستر است.
آزمایش‌های FTIR نشان دادند که عامل قطبی وارد شبکه سیلانی شده‌است و آزمایش‌های ATR-IR هم حاکی از ایجاد پیوندی بین پوشش و زمینه ‌است.
Clarity Defender این ماده محافظ شیشه است و به گونه ای عمل می کند که باران را دفع کرده و مانع از چسبیدن برف، یخ، حشرات و دوده به شیشه می گردد. این امر موجب افزایش دید راننده تا میزان 34% می گردد که منجر به کاهش زمان عکس العمل فرد به میزان 1 ثانیه گردیده است . این محصول در صنایع خودروسازی در سال 2005 به تولید انبوه رسیده است.

5.روش آسان سازی نصب شیشه جلو به کمک فناوری نانو :
در این فناوری جدید چندین منفعت وجود دارد که شامل حذف استرهایی است که دربردارنده‌ ترکیبات آلی فرار (VOCS) هستند. این فرآیند جدید پتنت شده ، از پتانسیل‌هایی برای کاهش هزینه‌ها برخوردار است ، زیرا برای ایجاد نانو پوشش‌های پیوندی با ضخامت بسیار کم ، به مواد کمتری نیاز دارد و فرآیند کاملاً اتوماتیک آن به کار فشرده و نیروی کاری کمتری احتیاج دارد. این فرآیند جدید همچنین استفاده از مواد شیمیایی مثل VOCsرا کاهش می‌دهد و این مسئله برای محیط زیست خوب است .
تلاش‌های شرکت فورد برای ایجاد محیطی پایدار به کاهش انتشار VOCs در تاسیساتش می‌انجامد، در حالیکه هنوز باید الزامات ایمنی فدرال را برآورده کند. روش معمول برای نصب شیشه جلوی اتومبیل- که قبلاً توسط فورد و در کل این صنعت به کار می‌رفت- این است که شیشه را اول با یک پاک کننده حلال تمیز می‌کنند ، سپس از یک استر و یک چسب برای نصب شیشه جلو به ماشین استفاده می‌کنند. بخشی از مشکل این است که این روش موجب رها شدن مقدار کمی از محتویات بسیار نامطلوب حلال می‌شود.

6.شیشه های بازتاب پرتو فروسرخ   چیست؟
نمونه ای دیگر از کاربرد های نانوفناوری در صنعت شیشه خودرو، شیشه هایی با قابلیت بازتاب پرتو فروسرخ نور خورشید می باشد. به این گونه که یک لایه بسیار نازک از نانوذرات بین دو لایه ی شیشه قرار گرفته اند که وظیفه آنها بازتاباندن پرتو فرو سرخ نور خورشید و در نتیجه جلوگیری از گرم شدن زیاد داخل خودرو می باشد.

 
تاريخ: ۱۳۹۲/۴/۱۵