سه‌شنبه 2 خرداد 1391 - 18:23

مروري بر كاربردهاي فناوري‌نانو در صنعت خودروسازي (1)

(2203 كلمه مجموعاً در اين متن موجود است)
(1003 بار خوانده شده است)

مروري بر كاربردهاي فناوري‌نانو در صنعت خودروسازي (1)
85/12/05

چكيده
صنعت خودروسازي يكي از بزرگترين صنايع جهان است و در كشور ما نيز از اهميت خاصي برخوردار مي‌باشد و توجه به بكارگيري فناوري‌هاي جديدي چون فناوري‌نانو، در چنين صنعتي ضروري است. فناوري‌نانو به عنوان انقلاب صنعتي قرن آينده اثرات فراواني در صنايع گوناگون خواهد داشت. يكي از چشم‌اندازهاي اميد‌وار‌كننده اين فناوري پيشرفته، تحول در صنعت خودرو‌سازي است.
يكي از اصلي‌ترين موضوعات فناوري‌نانو، ساخت مواد با خواص جديد است. اين مواد‌ ارزش افزوده و كارايي‌ بسيار بالاتري در تمام صنايع‌ خواهند داشت‌ كه ‌صنعت‌ خودرو‌ نيز از آن مستثني نمي‌باشد.
در اين مقاله به منظور درك اهميت اين فناوري براي مديران و كارشناسان صنعت خودرو، نگاهي گذرا به كاربردها، شركت¬¬هاي فعال در اين حوزه و محصولات تجاري شده آن خواهيم داشت.

مقدمه

فناوري‌نانو، توانمندي‌ توليد‌ مواد، ‌ابزار‌ها و سيستم‌هاي جديد با در دست‌ گرفتن كنترل‌ در سطح ‌مولكولي‌ و اتمي‌ ‌و استفاده‌ از خواصي است كه در آن سطوح ظاهر مي‌شود.
گستردگي علوم و فناوري‌نانو‌ موجب‌ تعريف كاربرد‌هاي‌ بسيار زيادي‌ در عرصه‌هاي مختلف علمي و صنعتي‌ شده است.
كاربرد‌هاي‌ فناوري‌نانو‌ ‌در همه جا‌ همراه با هزينه كمتر، دوام‌ و عمر‌ ‌بيشتر، ‌مصرف انرژي‌ پايين‌تر، ‌هزينه نگهداري‌ كمتر و خواص بهتر است.
از هم اكنون‌ بازار بزرگي‌ براي به‌كار‌گيري مواد جديد‌ در محصولات‌ فعلي در حال شكل‌گيري‌ است، موادي كه مي‌توانند خواص جديد و فوق العاده‌اي‌ به محصولات‌ موجود بخشيده و موجب كاهش قيمت تمام شده آنها شوند. به عنوان نمونه نانولوله‌هاي كربني با وزن بسيار كمتر و استحكام‌ بسيار ‌بيشتر نسبت به موادي چون فولاد، ‌بخش زيادي‌ از صنايع‌ را در آينده‌ تحت تأثير‌ قرار خواهد داد.
صنعت خودروسازي يكي از بزرگترين صنايع جهان است و در كشور ما نيز از اهميت خاصي برخوردار مي‌باشد. توجه به به‌كارگيري فناوريهاي جديدي چون فناوري‌نانو، در چنين صنعتي ضروري است.
يكي از اصلي‌ترين موضوعات فناوري‌نانو، ساخت مواد با خواص جديد است. اين مواد‌ ارزش افزوده ‌بسيار بالا‌ و كارايي‌ بالاتري در تمام صنايع‌ خواهند داشت‌ كه ‌صنعت‌ خودرو‌ نيز از آن مستثني نمي‌باشد.
ساخت بدنه‌هاي‌ سبكتر‌ و مقاومتر‌ براي خودرو، ساخت‌ لاستيك‌هايي با مقاومت‌ سايشي‌ بهتر، ساخت‌ ‌قطعات موتور با عمر چند برابر، ‌كاهش مصرف‌ سوخت خودرو، ساخت باتر‌ي‌هايي با انرژي‌ ‌بالا‌ ‌و دوام بيشتر، نانوساختارهايي مبتني بر كربن به عنوان سوپر اسفنج هيدروژني در خودروهاي پيل‌سوختي، ساخت‌ حسگر‌ها‌ي چند منظوره براي كنترل ‌فرايند‌هاي‌ مختلف‌ در خودرو‌‌، ساخت‌ كاتاليز‌ور‌هاي‌ ‌اگزوز ‌خودرو جهت‌ كاهش آلودگي ‌هوا، ساخت لايه‌هاي خيلي‌ محكم ‌با خصوصيات‌ ‌ويژه‌اي مثل ‌الكتروكروميك‌ (رنگ‌پذيري‌ الكتريكي) يا خود‌پاك‌كنندگي‌ براي استفاده‌ در شيشه‌ها و آينه‌هاي خودرو و سازگار‌ كردن‌ خودرو با محيط‌‌زيست‌ و بسياري‌ موارد ديگر‌ از جمله كاربرد‌هايي هستند‌ كه فناوري‌نانو ‌در صنعت‌ ‌خودرو خواهد داشت. همچنين جايگزيني‌ كربن سياه (Carbon Black) تاير‌ها با ذرات‌‌رس و پليمر‌هاي‌ نانومتري، فناوري‌ جديد‌ي است‌ كه تاير‌هاي سازگار‌ با محيط زيست‌ ‌و مقاوم‌ در برابر ساييدگي را به ارمغان مي‌آورد.
يكي از اثرات مثبت فناوري‌نانو، بالا بردن راندمان موتورهاي احتراق داخلي فعلي است. اين موتورها حدود پانزده‌ درصد انرژي ذخيره شده در بنزين را به نيروي محركه تبديل مي‌كنند، از طرف ديگر وزن متوسط ماشينهاي امروزي حدود هزارو پانصد كيلوگرم مي‌باشد ولي با استفاده از فناوري‌نانو، پيش‌‌بيني مي‌شود كه بتوان بازده را تا پنج برابر افزايش داد و نيز وزن وسايل نقليه را به ميزان 10 برابر كاهش داد؛ پس مي‌توان اميد‌وار بود كه وسايل نقليه با استفاده از اين فناوري تا %50 بهبود كارايي داشته باشند.
‌كل در آمد‌ ‌صنايع خودرو‌سازي‌ از يك تريليون‌ دلار فراتر مي‌رود (مثلاً ‌فروش شركت جنرال‌موتورز كه‌ حدود 1/15% ‌از بازار 2001 را در دست داشت، در اين سال 3/177 ‌ميليارد‌ دلار در اين سال ‌بود) .
الگو‌هاي خريد وسايل‌ نقليه‌ جديد، تابع‌ اقتصاد جهاني است. در شرايط‌ ركود فعلي، عواملي‌ اقتصادي‌ مثل مصرف اندك سوخت و سوخت‌هاي جايگزين‌ اهميت فزاينده‌اي‌ دارد. با افزايش‌ ميزان توليد جهاني و كاهش سود توليد كنندگان و افزايش قدرت تصميم‌گيري خريداران، توليدكنندگان‌ خودرو‌ و صنعت حمل و نقل‌ بيش از هميشه‌ خواهان‌ ‌اصلاحاتي‌ ‌در محصول‌ و فرايند‌ توليد مي‌باشند.
خصوصيات‌ ويژه‌ صنعت‌ خودروسازي، آن را به بازاري‌ مستعد ‌براي ورود‌ فناوري‌نانو‌ تبديل كرده است. اين بازار‌ ‌بسيار بزرگ‌ است و با پيشرفت زمان‌، توسعه سريعي‌ براي ايجاد ‌محصولات‌ جديد دارد‌ (حداقل‌ در مقايسه با ديگر‌ محصولات‌ پيچيده‌ي ديگر‌) .
‌صنعت خودرو از طرفي‌ در معرض‌ فشار‌هاي‌ ناشي از قيمت ‌سوخت و مسائل ايمني‌ و از طرف ديگر به شدت‌ تحت تأثير سلايق و تنوع درخواست‌هاي‌ مشتريان‌ براي مدل‌هاي جديد خودرو است. بنابراين ‌تمايل به ورود فناوري‌‌هاي نوين در اين صنعت ‌وجود دارد. خودرو مثل البسه‌ براي بسياري از افراد فقط يك كالا‌ي ضروري‌ نيست بلكه ‌وسيله‌اي‌ براي ابراز‌ شأن‌ و منزلت‌ و سبك‌ زندگي ‌نيز به شمار مي‌رود. به دليل موارد مذكور‌ صنعت خودرو يكي از‌ اولين نقاط‌ ورود فناوري‌هايي است كه بيش از عملكرد‌‌، نوگرايي ‌درآنها مطرح است. پوشش‌هاي پنجره‌ الكترو‌‌كروميك، كه مي‌توانند‌ به صورت دلخواه‌ ‌يا خودكار ‌شيشه‌ها را تيره‌ سازند، يك كاربرد بالقوه ‌فناوري‌نانو است كه احتمالاً‌ پيش از نفوذ به ديگر بازار‌ها همچون ‌صنعت ساختمان در ساخت خودرو‌‌هاي پيشرفته‌ جايگاهي‌ خواهند يافت.

عوامل اصلي رقابت در صنعت خودروسازي

همانند ساير بخشها، رقابت در صنعت خودروسازي از يك سو در زمينه تلاش براي كاهش هزينه‌ها، و از ديگر سو، افزايش كارآيي و غلبه بر مشكلات زيست‌محيطي است.
عوامل اصلي رقابت در صنعت خودروسازي عبارتند از:

قيمت
ايمني وامنيت
كارآيي سوخت
ارتباطات/اطلاعات
عملكرد بهتر
كاهش آلودگي هوا
زيبايي
راحتي
در تمامي اين زمينه‌ها، شركت‌هاي خودروسازي يا در حال استفاده از فناوري نانو براي كسب قدرت رقابت بالاتر هستند، و يا اين فناوري، در آينده توسط اين شركتها به كار گرفته خواهد شد. بسياري از كاربردهاي پيشنهادي فناوري‌نانو، مشخصات نسل بعدي خودروها را تعيين خواهند نمود. استفاده از فناوري‌نانو به عنوان قدرتمند‌ترين فناوري توانمندساز موجب به دست گرفتن نقش رهبري در زمينه‌ي اين فناوري خواهد شد.
فناوري ميكرو و نانو در حال تغيير دادن صنعت خودرو مي‌باشند. توليدكنندگان خودرو نيز مشتاق استفاده از نوآوري‌ براي بهبود عملكرد، راحتي، و ايمني خودرو مي‌باشند. عامل تصميم‌گيرنده براي پذيرش اين فناوري‌ها مقرون به صرفه بودن آنهاست.
بنابراين در چند سال بعدي پيشرفتهاي اصلي فناوري‌نانو در زمينه‌هاي زير خواهد بود:
• عملكرد بهتر: مربوط به كارآيي موتورهاي بهبود يافته و استفاده از مواد سبك و مستحكم مي‌باشد كه همگي آنها تحت تأثير فناوري‌نانو قرار خواهند گرفت.
• به‌كارگيري لايه‌هاي نازك بر روي بلبرينگ‌ها و قطعات تحت اصطكاك به جاي استفاده از روان‌كننده‌ها
• فيلترهاي الكتروستاتيك جديد
• كاتاليزورهاي جديدي كه از مواد بسيار متخلخل و سطوح انتخابگر شيميايي بهره مي‌برند.
• نانوذرات در افزودني‌هاي رنگها به كار رفته و اثرات رنگي جديد، سختي بيشتر، و دوام بالاتر را موجب مي‌شوند.
كاربردهاي ميان‌مدت شامل قطعات موتور ساخته شده از سراميك‌هاي جديد، پلاستيك‌هاي با استحكام بالا، و عايق‌هاي لرزشي بهتر مبتني بر نانوسيالات مغناطيسي مي‌باشد.
كاربردهاي بلند مدت شامل سيستم ياري‌رسان رانندگي مبتني بر واقعيت تكميل شده، خودروهايي كه با انرژي تجديدپذير كار مي‌كنند و توليد شخصي مي‌باشد.

مروري بر كاربردهاي فناوري‌نانو در صنعت خودروسازي (1)

كاربردهاي فناوري‌نانو در صنعت خودروسازي
• مواد نانوساختار
• موادسبك
• افزايش استحكام و سختي
• افزايش طول عمر
• مواد ضد آتش و محافظت كننده دمايي
• مواد مهندسي شده
• حسگري و پايش
• مواد هوشمند
• افزايش شفافيت
• پنجره‌هايي با قابليت كنترل ميزان نور و گرماي خورشيد
• پنجره‌هاي تميز
• محافظت در برابر آلودگي
• پلاستيك ضدنشت
• مواد فوق‌العاده چسبناك
• رنگ‌هاي داراي كاركرد خاص
• خودتميز شوندگي
• ضد خوردگي

انرژي
• پيل سوختي
• الكتروليت نانوساختار
• پيل خورشيدي
• نانوفراورش
• پيل‌هاي خورشيدي مجهز به چاه كوانتومي
• تجهيزات غير بلوري حساس شده به كمك رنگ
• پيل‌هاي خورشيدي آلي
• تركيب مولكول‌هاي آلي و غير آلي
• ذخيره سازي انرژي با راندمان بالا
• راندمان انرژي
• مصرف هوشمند انرژي

انتقال نيرو
• بهبود كارايي
• صرفه‌جويي در هزينه
• موتور هوشمند
• مايعات خنك‌كننده

حسگري و نمايش
• نمايش وضعيت فيزيكي مواد
• حسگري حركتي
• ژيروسكوپ NEMS و MEMS
• حسگرهاي شيميايي/زيستي
• تعيين وضعيت تايرها
• حسگرهاي كيسه هوا
•
روشنايي
• سيستم روشنايي كم‌مصرف يكپارچه
• منابع روشنايي جديد

پردازش داده و ارتباطات
• ابزارهاي الكترونيكي مولكولي
• تراشه‌هاي قدرتمند و ذخيره داده‌ها
• بهبود سيگنال‌ها
• ارتباطات سريع
• تفريحات
• رانندگي توسط هوش مصنوعي

بينايي
• نمايشگرهاي مسطح با تفكيك‌پذيري بالا
• ياري‌رسان‌هاي رانندگي (واقعيت بهبود يافته)
• هولوگرافي همزمان
• سيستم ناوبري

ايمني
• سيستم ايمني پيشرفته
• تشخيص الگوي رانندگي
• حفاظت بيومتريك
• كاربردهاي زيست‌پزشكي
• بهداشت
• رفع خستگي
• آسايش

توليد
• طراحي اتومبيل شخصي
• مدلسازي سريع
• توليد مواد به روش خودآرايي
• توليد قطعات الكترونيكي توسط خودآرايي
• رشد مواد
• نانوكارخانه با اندازه شخصي
• رنگ‌آميزي

محيط زيست
• بازيابي
• توليد زيست‌سازگار
• پاكسازي آلودگي‌هاي خارج شده از اگزوز
• كاهش سروصدا
شركت‌هاي بزرگ سازنده خودرو و وسايل نقليه باري فعال شده در زمينه فناوري‌نانو و فناوري‌هاي همگرا
• Audi
• BMW
• Daihatsu
• DaimlerChrysler
• Fiat
• Ford
• General Motors
• Honda
• Hyundai
• Isuzu
• Kia Motors
• Mazda
• Mitsubishi
• Nissan Motors
• PSA Peugeot Citroen
• Rolls-Royce
• Toyota
• Volkswagen
مروري بر محصولات نانو در حوزه خودرو
• باتري‌هاي داراي ساختار نانو
• كاتاليزور سوختي نانوذره‌اي
• كاتاليزور پيل سوختي
• غشاي نانوحفره‌اي
• مبدل كاتاليستي الكتروني
• نانوالياف براي فيلتر كردن هوا
• سيستم خالص‌سازي هواي نانو
• نانولوله‌هاي كربني براي مواد مورد استفاده در خودرو
• آئروژل نانوساختار
• درزگير آلياژي
• روكش‌هاي نانو براي تايرها
• توليد مخازن پلاستيكي با كارآيي بالا با استفاده از فناوري‌نانو
• نانوسيالات
• فناوري خنك‌كننده براي اتومبيل
• نانواندازه‌گيري
• فرآيند جريان آرام نازك ديناميك
• حسگرهاي تصويري سه‌بعدي
نتيجه‌گيري
همان‌طوركه ملاحظه گرديد فناوري‌نانو تأثيرات زيادي در بخشهاي مختلف خودرو، از جمله رنگ، شيشه، بدنه، لاستيك، پيل سوختي، و بسياري از موارد ديگر خواهد داشت.
كشور ما با داشتن منابع غني معدني و مخازن عظيم نفتي بايد انگيزه بيشتري براي دستيابي به اين فناوري داشته باشد. تأثيرات فناوري‌نانو بر ارتقاء كيفيت مواد به‌كار رفته در قسمتهاي مختلف خودرو و خصوصيات ويژه‌اي كه آن مواد پيدا مي‌كنند مهمترين مقوله‌اي است كه بايد به آن توجه كرد. همچنين تأثير بسزايي كه استفاده از اين فناوري در محيط زيست مي‌گذارد قابل توجه است. مواد اوليه مورد نياز براي هرصنعت، نقش مهمي در كيفيت، قيمت و قابليتهاي محصول توليدشده آن صنعت دارد. اگر بتوان از موادي با كيفيت بهتر، قيمت كمتر و كارآيي بيشتر در ساخت قطعات خودرو استفاده كرد، خودروهاي آينده علاوه بر آلودگي كمتر، از قيمت مناسب و قابليتهاي بيشتر برخوردار خواهند بود.
با توجه به هوشياري روزافزون جهاني در بخش فناوري‌نانو و اقدامات صنايع مختلف از جمله صنعت خودروسازي در جهان، ما نيز بايد در صدد باشيم كه سهمي هر چند اندك از اين بازار را در دست بگيريم. با مطالعه كارهاي تجاري شركت‌هاي خودروسازي درمي‌يابيم كه شركت‌هاي بزرگ در اين زمينه كارهاي تجاري كوچكي را انجام داده‌اند. گرچه در زمينه‌ي تحقيقات فعاليت فراواني كرده‌اند اما در توليد تجاري مثلاً با استفاده از فناوري‌نانو دست به توليد ركاب براي يك خودرو زده‌اند (شركت جنرال موتورز) يا يك قاب آينه (شركت فورد) كه شايد از اهميت خاصي برخوردار نيست اما در حقيقت تلاش تجاري آنها به منظور در دست گرفتن بازار بوده است تا كارهاي تحقيقاتي و آزمايشگاهي‌شان را با ارزيابي‌هاي تجاري در آينده به صورت توليد انبوه درآورند.
نكته ديگري كه بايد به آن توجه كرد توسعه ديگر صنايع پايين دستي و بالا دستي است. تقاضاي شركتهاي خودروسازي مثلا در زمينه نانوكامپوزيتها مي‌تواند سازندگان اين مواد را به تحريك وا دارد و باعث پيشرفت صنايع پتروشيمي براي توليد نانوكامپوزيت گردد، كه «تا نياز وجود نداشته باشد چيزي به وجود نمي‌آيد». بايد درخواست از طرف يك مصرف كننده باشد تا توليدكننده بتواند خطر كند و پا به عرصه بازار بگذارد.
شركتهاي خودروسازي ما بايد توجه داشته باشند كه با تحقيق و توسعه، توليد محصولات بهبود يافته با كمك فناوري‌نانو درخواستهاي منطقي توليدكنندگان داخلي و خارجي را پاسخ دهند و سهمي از بازار را بدست گيرند.
درمجموع سياستگذاران و بخشهاي تصميم‌گيري صنعت خودرو بايد از گستره فرصتهاي ارائه شده توسط اين فناوري آگاه شوند تا بتوانند سياستي مطلوب اتخاذ نمايند. با برگزاري سمينارها و كارگاههاي آموزشي و ارتباط با دانشگاهها مي‌توان اين امر را سرعت بخشيد و سپس توليد، هر چند اندك مي‌تواند برايمان كارگشا باشد (حتي اگر امكان توليد داخلي نبود مي‌توان با كسب اطلاعات كافي درباره‌ي تأثيرات صنعت خودروسازي از فناوري‌نانو، با چشمان باز، واردات و انتقال فناوري را هدايت كرد) . منبع : فارس

[ بازگشت به تکنولوژی اطلاعات(IT) | صفحه اصلي بخش ها ]

تمامی حقوق مادی و معنوی این سایت متعلق به روزنامه تفاهم می باشد. استفاده از مطالب سایت فقط با ذکر منبع مجاز است