استفاده از فناوری نانو در خودروهای اینده

اگر شما هم آدم خیال‌پردازی باشید، احتمالا تا کنون به این موضوع فکر کرده‌اید که آیا شرکت‌های خودروسازی با این همه رشد و پیشرفت فناوری، قادرند خودرویی بسازند که بدنه‌ی آن تغییر شکل دهد یا رنگ آن تغییر کند؟ اگر چنین خودرویی تولید شود و شما هم مالک آن باشید احتمالا از تغییر رنگ و شکل بدنه‌ی آن حسابی کِیف می‌کنید!

خوب است بدانید شرکت معروف خودروسازی BMW با استفاده از فناوری نانو، خودرویی با نام جینا (GINA) تولید کرده که این آرزوی به نظر دور از دسترس را تحقق بخشیده است. نانوخودروی جینا با استفاده از یک پارچه از جنس نانو که به عنوان بدنه بر روی بازوهای هیدرولیکی متحرک کشیده شده است، می‌تواند تغییر طرح بدنه را در مدت زمان کوتاهی انجام دهد.

جالب‌تر این که شما می‌توانید در این خودرو، رنگ و طرح موردنظر و دلخواه خود را درون حافظه‌های از قبل تعبیه شده، ذخیره کنید و هر زمان که دوست داشتید یک خودرو با رنگ و طرح موردنظر خود داشته باشید.

- فناوری نانو و صنعت خودرو

فناوری‌های میکرو و نانو قبلا تغییراتی در صنعت خودرو ایجاد کرده‌اند. امروزه، تنظیم موتور بسیاری از خودروها توسط میکروتراشه‌های الکترونیکی انجام می‌شود، ترمز خودروها توسط سیستم‌های الکترونیکی کنترل می‌شود، احتراق موتور توسط ابزارهای الکترونیکی بررسی می‌شود، و نیز بدنه‌ی بسیاری از خودروها توسط کامپوزیت‌های مقیاس میکرو و نانو ساخته می‌شود. این‌ها هم در جهت زیبایی و راحتی خودرو، و هم در جهت افزایش کارآرایی و عمر خودرو می‌باشد.

صنعت خودرو از طریق دست‌یابی به موتورهای پیشرفته، استفاده از انرژی‌های نو، کاهش وزن ماشین، بهبود عملکرد مواد، افزایش میزان راحتی و انعطاف‌پذیری، افزایش بهره‌وری و ... از فناوری نانو بهره می‌برد.

ده‌ها کاربرد فناوری نانو برای صنعت خودرو مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است؛ و تعدادی از این کاربردها امروزه در صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کاربردها موجب می‌شود تا خودروها سبک‌تر، پُرقدرت‌تر، سریع‌تر و ایمن‌تر شوند، و با محیط زیست سازگاری بیش‌تری داشته باشند. از سویی دیگر، فناوری نانو موجب کاهش هزینه‌های عملکردهای موجود نیز می‌شود.

یکی از اصلی‌ترین موضوعات فناوری نانو، ساخت مواد با خواص جدید است. این مواد ارزش افزوده‌ی بسیار بالا و کارایی بالاتری در تمام صنایع از جمله صنعت خودرو خواهند داشت.

ساخت بدنه‌هاي سبک‌تر و مقاوم‌تر براي خودرو، ساخت لاستيک‌هايي با مقاومت سايشي بهتر، ساخت قطعات موتور با عمر چند برابر، کاهش مصرف سوخت خودرو، ساخت باتري‌هايي با انرژي بالا و دوام بيشتر، ساخت نانوساختارهايي مبتني ‌بر کربن برای استفاده در خودروهاي پيل‌سوختي، ساخت حسگرهاي چندمنظوره براي کنترل فرايندهاي مختلف در خودرو، ساخت کاتاليزورهاي اگزوز خودرو براي کاهش آلودگي هوا، لايه‌هاي بسيار محکم با خصوصيات ويژه‌اي مثل الکتروکُروميک (رنگ‌پذيري الکتريکي) و خودپاک‌کنندگي براي استفاده در شيشه‌ها و آينه‌هاي خودرو، و سازگار کردن خودرو با محيط‌زيست و بسياري از موارد ديگر، از جمله کاربردهاي فناوری نانو در صنعت خودرو است. هم‌چنين، جايگزيني کربن سياه در تايرها با ذرات رس و پليمرهاي نانومتري، فناوری جديدي است که تايرهاي سازگار با محيط زيست و مقاوم در برابر ساييدگي را به ارمغان مي‌آورد.

يکي از اثرات مثبت فناوری نانو، افزايش بازده موتورهاي درون‌سوز کنوني است. اين موتورها، حدود 15 درصد از انرژي ذخيره شده در بنزين را به نيروي محرکه تبديل مي‌کنند. از سوي ديگر، جرم متوسط خودروهای امروزي حدود 1500 کيلوگرم است. با استفاده از فناوری نانو، پيش‌بيني مي‌شود که بتوان بازده را تا 5 برابر افزايش داد و نيز جرم وسايل نقليه را به ميزان 10 برابر کاهش داد.

بر اساس پژوهش‌های انجام شده، بازارهای کاربردی بخش‌های فناوری نانو در صنعت خودرو به صورت زیر است:

1. تولید و ذخیره‌ی انرژی: پیل‌های سوختی، پیل‌های خورشیدی، کاتالیزورهای بنزینی و گازوئیلی، ذخیره‌سازی انرژی در باتری.

2. مواد نانوساختار، نانوکامپوزیت و نانوذرات: نانوساختارهای سبک وزن، مواد مقاوم در برابر آتش و حرارت، افزایش استحکام و بهبود پایداری.

3. رنگ‌ها و پوشش‌های نانوساختار و هوشمند: خود تمیز شونده‌ها، مقاومت در برابر خراش، مواد قابل‌برنامه‌ریزی.

4. حسگرها و نمایش‌‌گرها: حسگرها و نمایش‌گرهای حرکت، فشار، شیب و شرایط جوی.

5. نانوالکترونیک: مدیریت هوشمند موتور، سیستم روشنایی، کنترل امنیت، باتری‌های با طول عمر بالا.

6. نانومواد و نانوپوشش‌ها: پوشش‌های نانوکامپوزیتی با اصطکاک پایین، مقاوم به سایش، مقاوم در برابر حرارت.

7. کاربردهای زیستی: تجهیزات بهداشتی، سیستم‌های امداد، طراحی سازگار با محیط زیست.

8. و ...

3- نتیجه و جمع‌بندی

به نظر می‌رسد ظهور فناوری نانو تاثیرات متعدد و شگرفی را بر صنعت خودرو، به عنوان یکی از بزرگ‌ترین و نوآورترین صنایع خواهد داشت. گستردگی فناوری نانو موجب شده تا صنایع گوناگونِ زیر مجموعه‌ی صنعت خودرو نیز از تحولات این فناوری متاثر شوند. تحولات فناوری نانو در صنعت خودرو آن قدر گسترده و گوناگون است که فهرست آن نیز بسیار طولانی است. در زیر نمونه‌هایی از کاربردهای فناوری نانو را در صنعت خودرو ملاحظه می‌کنید.

- نیروی محرکه: موتور هوشمند، اصطکاک پایین و مقاومت سایشی بالا، سیالات خنک کننده‌ی جدید و ...

- بدنه‌ی خودرو: وزن کم، استحکام زیاد، خود پاک کننده، ضد خوردگی و ضد خش، قابل برنامه‌ریزی و ...

- بخش‌های داخلی: ضد آتش و گرما، فیلتراسیون هوا، تمیز و ضدعفونی و ...

- سیستم دید در شب: حسگرهای فروسرخ بسیار حساس، شیشه‌های الکتروکرومیک، نمایش هوشمند و ...

- لامپ‌ها: منابع نوری جدید، سوئیچ‌های نوری، روکش‌های الکتروکرومیک و ...

- انرژی: پیل‌های خورشیدی کارا، نانو کاتالیست‌ها، ذخیره‌سازی انرژی، ذخیره‌ساری هیدروژن برای پیل سوختی و ...

- محیط زیست: مواد قابل بازیافت، حذف آلاینده‌های مضر و ...

- ایمنی: تست بیومتریک، حسگرهای بسیار ریز، هشدار زود هنگام خطر، جلوگیری هوشمند از تصادف، سیستم نجات و ...

- اطلاعات و تفریحات: هوش مصنوعی، مشاهده‌ی سه بعدی، سیستم‌های هدایتی پیشرفته، نمایش‌گرهای لایه نازک و ...