نانو فناوری در صنایع دریایی

بنام خدا

نانو فناوری در صنایع

امروزه بحث­های بسیاری از نانوتکنولوژی، کاربردها، مزایا و دورنمای آینده آن مطرح است. بسیاری از کاربردهای نانوفناوری هنوز در دنیا قطعی نشده و به صورت طرحهای تحقیقاتی و پیش بینی­های علمی از سوی اندیشمندان و دانشمندان این رشته ارائه شده است. البته با توجه به نوپا بودن این فناوری گسترده و مادر، پیش­بینی همه جوانب آن غیر ممکن بوده و بشر به انتظار نشسته است که این فناوری مولکولی، زندگی مردم را چگونه متحول خواهد کرد. باید بدانیم که این آینده چندان هم دور نیست چراکه با رشد روز افزون تکنولوژی، دوره ظهور و بلوغ فناوری­ها کوتاه شده است. اغلب تحلیلگران بر این باور هستند که در سال 2015 میلادی شاهد حضور نانوفناوری در اغلب فناوری­های موجود دنیا و فناوری­های جدید حاصل از نانو فناوری خواهیم بود.

کاربردهای نانو فناوری در صنایع دریایی

صنایع دریایی شامل گسترة عظیمی از صنایع است که شامل مواردی مانند: شناورهای سطحی (کشتی­ها)، زیرسطحی ( زیردریایی­ها)، سکوهای دریایی و کلیة صنایع مرتبط با دریا می­باشد. برخی از این کاربردها در ذیل مورد اشاره قرار گرفته­اند.

•  کلیه تحولاتی که در فناوری کامپیوتر، الکترونیک و مخابرات بر اساس فناوری نانو ایجاد می­گردد، قطعا بر صنایع دریایی تاثیر گذار خواهد بود. چراکه این صنایع نیز مانند سایر صنایع، وابستگی بسیاری به این فناوری­ها دارند.

•  الکترودهای جوشکاری دما پایین : این الکترودها با استفاده از فناوری نانو، دارای دمای کاری بسیار پایینی نسبت به الکترودهای جوشکاری موجود هستند. مواد این الکترودها به گونه­ای هستند که در ازای حرارت اندک، اتحاد مولکولی مستحکمی را بین مولکولهای دو قطعه فلز ابجاد می­کنند و عملکردی شبیه چسب­های حرارتی معمولی خواهند داشت. این الکترودها تاثیر شگرفی بر تکنولوژی جوشکاری بخصوص جوشکاری آلومینیوم خواهند داشت. چون اعوجاج بسیار ناچیزی را در فلزات ایجاد می­کنند. کاربرد و حجم زیاد جوشکاری در صنایع دریایی می­تواند عاملی برای تأثیر فوق­العاده نانوفناوری در این زمینه باشد.

•  سوخت: کشتی و کلیة شناورها جهت تأمین قدرت حرکت در دریا، معمولا چندین تن سوخت حمل می­کنند و کشتی­های اقیانوس­پیما مجبور هستند در طول مسیر دریانوردی، در چندین محل برای سوخت­گیری توقف نمایند. نانوپودرهایی ارایه شده است که مصرف سوخت را کاهش داده و از این لحاظ صرفه‌جوییهای فراوانی را به همراه می‌آورد.

همچنین نانو فناوری با ارائه سوخت­های پرانرژی، کشتی­ها را از توقف­های متعدد در دریا و حمل چندین تن سوخت بی­نیاز خواهند کرد. این سوختها به صورت بسته­های پرانرژی مولکولی هستند که از اثرات مولکولها بر یکدیگر، انرژی زیادی را آزاد می­کنند و یک لیتر از این سوختها، معادل ده­ها لیتر سوخت معمولی انرژی آزاد می­کند.

•  نانوکامپوزیت­ها : مواد کامپوزیتی با داشتن آرایش تار و پود (ماتریسی)، استحکام زیادی دارد. نانوفناوری با اعمال آرایش تار و پودی بین مولکولها، نانوکامپوزیتهای بسیار مستحکم و سبکی ایجاد می­کند که برتری بسیاری نسبت به فایبرگلاس­های امروزی دارند. کامپوزیت­ها نیز با داشتن آرایش­های مولکولی متفاوت، کاربردهای وسیع­تر و جدیدتری را تجربه خواهند کرد.

•  جاذب­های ارتعاشی : جاذب­های ارتعاشی امروزی، معمولا موادی حجیم و سنگین هستند. قطعاً نانوفناوری با ارائة جاذب­های ارتعاشی جدید، تحول عمیقی را در این زمینه ایجاد خواهد کرد. این نانومواد، انرژی ارتعاشی را به مقدار بسیار بالایی در بین شبکة مولکولی خود ذخیره می­کنند و ساختارهای مولکولی ویژة آنها، از انتقال انرژی ارتعاشی به مولکولهای جانبی تا حد زیادی خودداری می­کنند و بدین ترتیب ارتعاش به خوبی مهار می­شود. این مواد در کشتی­های مسافربری، شناورهای نظامی و زیردریایی­ها کاربردهای بسیاری دارند.

•  جاذب­های صوتی : این جاذب­ها نیز مانند جاذب­های ارتعاشی، علیرغم سبک و نازک بودن، انرژی صوت را بطور کامل میرا می­کنند. جاذب­های صوتی امروزی با وجود سنگین و حجیم بودن، نسبت به فرکانس و جهت صوت برخوردی، بازدهی متفاوتی دارند. نانوفناوری انواعی از جاذب­های صوتی ارائه می­کند که ساختار مولکولی آنها قابل تطابق با جهت برخورد صوت و فرکانس صوت هستند به گونه­ای که بتواند بیشترین مقدار انرژی صوت را جذب کند. این مواد نیز در کشتی­های مسافربری، شناورهای نظامی و زیردریایی­ها کاربردهای بسیاری دارند.

•  رنگهای دریایی : خوردگی بسیار زیاد محیط دریا (آب شور)، از معضلات اساسی نگهداری سکوهای دریایی و کشتی­ها می­باشد. شرایط خاص محیط دریا، ایجاب می­کند که بطور متوسط، هر سه سال یکبار، بدنة سکوها و کشتی­ها رنگ­آمیزی شود. نانو فناوری با ارائه رنگ­های جدید بسیار مقاوم در برابر خوردگی و اثرات محیط، دوامی بیش از 20 سال بر بدنه شناورها خواهند داشت که با توجه به طول عمر شناورها می­تواند به معنای مادام­العمر بودن این رنگ­ها باشد.

•  جاذب­های انرژی موج دریا و نور آفتاب : فناوری نانو، نسل جدیدی از مواد ارائه می­کند که همانند سلولهای فتوالکتریک انرژی موج دریا و نور آفتاب را جذب می­کنند و به مثابه منبع تأمین انرژی خواهند بود. ویژگی منحصربه­فرد این مواد این است که همانند پوشش­های معمولی دریایی قابل اتصال به بدنه شناور هستند. استفاده از این منابع انرژی مزیت­های زیست محیطی نیز دارد.

•  نانوفیلتراسیون : با استفاده از این فناوری می­توان ذرات بسیار ریز محیط را نیز جذب کرد. از کاربردهای آنها می­تواند جذب مونوکسید و دی­اکسید کربن باشد. پوشش داخلی زیردریایی­ها در زیر آب که یک محیط بسته می­باشد، محل مناسبی برای بکارگیری این فناوری می­باشد.

10- نانومورفولوژی: با استفاده از این نانوفناوری می­توان مواد بسیار مقاوم در برابر آتش ساخت که در اشتعال ناپذیری تشبیه به خاک می­شوند. استفاده از این مواد در شناورها می­تواند در ایمنی در برابر آتش­سوزی بسیار حایز اهمیت باشد.

11- تحول در فناوری پیل سوختی : پیل سوختی کاربردهای وسیعی در شناورها به­خصوص شناورهای زیرسطحی و زیردریایی­ها دارد. امروزه روش­های مختلفی برای ذخیره­­­سازی هیدروژن مورد نیاز در پیل سوختی استفاده می­شود که برخی از آنها عبارتند از:

•  ذخیره‌سازی هیدروژن به صورت مایع (که دمای بسیار پایین یا فشار بسیار بالایی نیاز دارد)

•  ذخیره‌سازی هیدروژن با متال هایدراید (که وزن بسیار زیادی را به شناور تحمیل می­کند)

•  ذخیره‌سازی هیدروژن به کمک کربن فعال (که استفاده از آن مشکلات زیاد و بازدهی کمی دارد)

با گسترش کاربرد «نانولوله­های کربنی» (carbon nano tube) این امکان فراهم آمده است که از این مواد برای ذخیرة هیدروژن استفاده شود که دیگر نیازی به دمای پایین، فشار بسیار بالا و تحمل وزن سنگین نخواهد بود. لذا نانوفناوری تحول عظیمی را در فناوری پیل سوختی ایجاد خواهد کرد.

12- باطری­های با ذخیره انرژی بسیار بالا : امروزه انواع مختلفی از باطری­های قابل شارژ وجود دارند که دارای وزن زیاد و ذخیره انرژی اندکی هستند. این باطری­ها در شناورها بخصوص در قایق­های تفریحی، زیردریایی­ها و کشتی­ها (بعنوان برق منبع برق اضطراری) کاربردهای حیاتی و مهمی دارند. ذخیره اندک باطری­ها زمان ماندن زیردریایی­های دیزل الکتریک در زیر آب را محدود می­کند.

نانوفناوری با ارائه باطری­های با ذخیره انرژی بسیار بالا، زیردریایی­های دیزل الکتریک را قادر می­کنند تا ده­ها برابر زمان فعلی خود در زیر آب بمانند. همچنین فناوری نانو، وزن بسته­های باطری را کاهش می­دهد که بطور خاص کاربردهای ارزنده­ای در فناوری هوافضا­، هواپیماهای بدون سرنشین، اتومبیل و شناورهای تفریحی کوچک خواهند داشت.

13- گرافیت و سرامیک : نانوفناوری با ارائه مواد بسیار مستحکم که ده­ها برابر مقاوم­تر از فولاد هستند، تأثیر چشمگیری در ساخت سازه­های دریایی و صنایع دریایی خواهند داشت. از جمله این مواد، سرامیک­ها هستندکه با استفاده از فناوری نانو، ساخته شده­اند و در بدنه زیردریایی‌های مخصوص آبهای عمیق (حتی تا حدود 11 هزار متر) بکار خواهند رفت. این مواد با داشتن استحکام فوق­العاده، وزن سبک و دوام در شرایط دمایی بسیار متغیر، گزینه بسیار مناسبی برای سازه­های عظیم دریایی بخصوص زیردریایی­ها به شمار می‌روند.

جایگاه صنایع دریایی و نانوفناوری در ایران:

صنایع دریایی (ساخت سکوهای ثابت و متحرک دریایی، کشتی­های اقیانوس پیما­، غوطه­ور شونده­ها، زیردریایی­ها و غیره ) در حدود یک دهه است که در کشور مورد توجه جدی قرار گرفته است که صنعتی نوپا محسوب می­گردد. نانوفناوری نیز از قدمت کوتاهی در دنیا برخوردار است و جزء معدود فناوری­هایی است که کشور ما هم در زمانی نسبتا کوتاه اقداماتی در حال انجام است.

چه خوب خواهد بود اگر صنعتی نوپا در کشور (صنایع دریایی) با تکنولوژیهای نوپا (فناوری نانو) ارتباطی وثیق پیدا کند و نانوفناوری تأثیرات شگرفی که در همة صنایع دارد را بطور ویژه در مورد صنایع دریایی بروز دهد. کاربردهایی از نانوتکنولوژی که بیان شد تنها گوشه­ای از کاربردهای گسترده نانوفناوری در صنایع دریایی می­باشد و آینده ، این کاربردها را قطعی­تر و مشخص­تر خواهد کرد. لذا مدیران کلیة بخش­های صنعتی کشور از جمله صنایع دریایی نباید خود را نسبت به نانوفناوری بیگانه بدانند بلکه همواره باید پیشرفتهای این شاخه از دانش و فناوری ملکولی را در دنیا زیر نظر داشته باشند و از پیشرفت این فناوری جدید در کشور، حمایت­های مادی و معنوی لازم را به­عمل آورند. چه بسا که ورود نانوفناوری به هر صنعتی، تحولات شگرفی را باعث شود که غافل­گیری و ورشکستگی رقبا را به دنبال داشته باشد.

 

/ 0 نظر / 133 بازدید