معرفی علم نانو

شاید حدود ١۵ سال پیش این شعار را بارها شنیده بودیم که ” اگر کسی کامپیوتر و زبان انگلیسی را یاد نگیرد , بی سواد است”. و امروز تحقق آن شعار را دیدم. اما در سال ٢٠١٠ باید شعار را اینگونه بگوییم: “اگر کسی نانو را وارد زندگی خود نسازد , از پیشرفت علمی دنیا عقب است.”

نانو تکنولوژی آنقدر وسعت دارد که در تمام بخش هلای زندگی ردی از آن را میبینیم. اما بدانید نانو فقط مختص چند محصول و کالای موجود در بازار نیست، نانوم پوشاک و البسه و آبگریزی نیست.

در مورد اینکه نانو چیست؟ به چه موادی نانو میگویند؟ چه خواصی دارند؟ و ھزاران سوال نانوئی دیگر

باید کتب و مقالات بسیار خواند. اما در یک جمله  “نانو , علم مواد بسیار ریز است”.

مواد هرچه ریزتر میشوند ( اندازه ذرات کوچکتر میشود) خواص آنها بیشتر و قوی تر میگردد.

قند، خاصیت شیرینی دارد. حالا یک کله قند را در نظر بگیرید، در اندازه خود چقدر شیرین است؟ اگر خرد و حبه شود شیرینی بیشتری دارد. اگر تبدیل به شکر شود شیرینی بیشتر محسوس است. در انتها پودر قند از همه شیرین تر است. جالب است بدانید اگر یک کله قند فضایی معادل 20 سانت در 60 سانت اشغال کند، پودر قند حاصل از آن سطحی حدود یک زمین والیبال را میپوشاند.

یعنی افزایش خاصیت حجم به سطح.

بدون شک صنعت  روانکار و علو تولید روغن ها از نانو فناوری دور نمانده. بنابراین روغن موتور های نانویی را نسل جدید روغن موتور مینامند.

اما  نانو ذرات درون روغن موتور چه وظیفه ای انجام میدهند؟ نانو روغن موتور ها چگونه کار میکنند؟

ساده بگوییم ، اندازه این نانو ذرات آنقدر ریز است که فقط با میکروسکوپ های STM  یا AFM  می توان آنها را مشاهده کرد . همچنین به دلیل کوچک بودن اندازه ذرات، خواص ویژه و دور از انتظاری از خود نشان می دهند.

ما از نانو ذرات الماس استفاده میکنیم. همانطور که الماس در اندازه بزرگ خود بسیار مقاوم است، در اندازه نانومتری این خاصیت چند صد برابر میشود. الماس سخت ترین و مقاوم ترین عنصر موجود در جهان است.

جداره داخلی سیلندر یک خودرو که با پیستون در تماس است را فرض کنید. تنها فاصله ی بین آنها با روغن موتور پر شده است تا اصطکاک را کم کند و حرکت آندو را نسبت بهم تسهیل بخشد. اما بر روی این سطوح در تماس، ترک یا خراشهای بسیار باریکی ایجاد می شود که قابل اجتناب است. این شیارهای باریک را با هیچ دستگاهی نمی توان از بین برد و سطح را صیقلی کرد . اما …..

نانو ذرات از آنجا که بسیار ریز هستند (2 تا 6 نانو متر) بر روی این سطوح یک پوشش و لایه فیلم مقاوم ایجاد کرده و به مرور زمان سطح را صاف و صیقلی می کنند .

نتایج آزمایشات گواه کاهش 80 درصدی ضریب اصطکاک است. این مهمترین تاثیر نانو ذرات می باشد ، زیرا از اثر این عمل نتیجه حاصل می شود که :

اصطکاک کم شده، موتور روان تر کار میکند، مصرف سوخت کم می شود، اتلاف انرژی کاهش یافته و سرعت و شتاب افزایش می یابد .  نانو ذرات الماس به دلیل خاصیت انتقال حرارتی بالا می توانند گرمای ایجاد شده درون موتور را کم کنند که این موضوع باعت افت دمای خودرو می گردد .

همچنین به علت خاصیت جذب ( ABSORPTION ) بالا  و درز بندی منافذ سیلندر و پیستون، می توانند ذرات آلاینده نظیر HC  و CO که در محفظه احتراق موتور تولید شده است را درون خود جذب کرده و مانع از ورود آنها به هوا شوند. به همین دلیل است که نانو ذرات الماس و محصولات مرتبط با آن را جزء ترکیبات و محصولات سبز و سازگار با محیط زیست می نامند .

نانو دایاموند می تواند مدت زمان اکسیداسیون افزودنی های درون روانکار را به تعویق انداخته و موجب افزایش طول عمر روغن موتور گردد .

نکته مهم : تمام این خواص زمانی اتفاق می افتد که نانو ذرات الماس درون روانکار بخوبی تحت عملیات DISPERSION قرار گرفته باشند .