با توجه به ورود نانو تکنولوژي در سال هاي اخير، گروهي از انواع نانو افزودني هاي روغن نيز پا به عرصه ظهور گذاشته و در اين ميان نانو الماس نيز به عنوان يکي از جديد ترين و موثر ترين اين مواد مطرح بوده است. ويژگي هاي منحصر به فرد ذرات نانوالماس، موجب شده انواع و گريد هاي مختلف اين ماده، کاربردهاي متنوعي را در بخش هاي مختلف صنعت به خود اختصاص دهند.
با توجه به ورود نانو تکنولوژي در سال هاي اخير، گروهي از انواع نانو افزودني هاي روغن نيز پا به عرصه ظهور گذاشته و در اين ميان نانو الماس نيز به عنوان يکي از جديد ترين و موثر ترين اين مواد مطرح بوده است. ويژگي هاي منحصر به فرد ذرات نانوالماس، موجب شده انواع و گريد هاي مختلف اين ماده، کاربردهاي متنوعي را در بخش هاي مختلف صنعت به خود اختصاص دهند.
پودر نانو الماس کاربردي به عنوان افزودني مکمل روغن، داراي خصوصياتي است که مي تواند در ترکيب با روغن موجب کاهش ميزان گشتاور ، ضريب اصطکاک موتور و سايش قطعات و افزايش ميزان کمپرس در داخل سيلندر شود. بازدهي و تاثيرات استفاده از اين افزودني روغن، توسط آزمايشهاي مختلف در خودروهاي متفاوت به اثبات رسيده است و اين محصول به صورت تجاري به بازار عرضه شده است. از مهمترين تاثيرات مصرف اين افزودني به عنوان مکمل روغن موتور خودرو مي توان به مواردي چون کاهش مصرف سوخت، بهبود عملکرد و افزايش عمر موتور خودرو اشاره نمود.
پودر نانومتري الماس نوع جديدي از پودرهاي سنتزي نانومتري بسيار سخت (Super Hard) محسوب ميشود. از بررسيهاي ميکروسکوپي انجام شده بر روي پودر نانومتري الماس مشخص شده است که ذرات پودر نانومتري الماس به صورت يک مجموعه (Cluster) بوده و شکل ذرات نانو الماس کروي است . در واقع، يک ذره الماس از يک هسته فشرده بلورين از جنس الماس و يک لايه سست خارجي حاوي انواع پيوندهاي کربن - کربن و Heterobonds تشکيل شده است. 30 درصد نانو اتمهاي الماس روي سطح آن قرار گرفته اند و همين مسئله خواص ويژهاي به آن داده است
◄
نانوالماس به عنوان افزودني به روغن موتور:
نانوالماس به عنوان افزودني به روغن موتور، گريس و مايعات روانکار خنککننده افزوده ميشود. با توجه به خواص فيزيکي ويژه نانوالماس و به خاطر هدايت حرارتي آن (۵ برابر مس)، اين مواد عملکرد ويژهاي به عنوان سيستمهاي خنککننده خواهد داشت. افزودن نانوالماس به روغن باعث ميشود که قابليت انتقال حرارت روغن افزايش يافته و خاصيت خنککنندگي آن بهبود يابد و به همين خاطر، قسمت تحتاني محفظه روغن را به صورت پره پره درست ميکنند تا باعث انتقال سريع حرارت به محيط بيرون باشد. روغن حاوي ذرات نانو الماس، داراي کارايي ويژه خواهد بود که پايدار بوده (رسوب نميگذارد) و با محيط زيست سازگار است.
نحوه مصرف و عملکرد نانوالماس در اين کاربرد به اين صورت است که پودر نانو الماس، به روغن موتور افزوده ميشود و سوسپانسيون پايداري ايجاد ميکند. نانوالماس موجود در روغن بر روي سطوح در تماس با روغن، لايهاي تشکيل ميدهد و دانههاي فوقالعاده ريز آن در خلل و فرج سطح جاي ميگيرند و سطح کاملاً صافي را تشکيل ميدهند. همچنين نانوالماس به شکل ذرات کروي شکلي است که فوقالعاده سخت بوده و ميتوانند در قسمتهاي تحت سايش، اصطکاک لغزشي را به غلطشي تبديل کنند . ذرات ريز و پراکنده نانوالماس، اطراف خود گلبولهاي روغن با ابعاد حدود 6 ميکرون را جمع کرده و موجب افزايش ويسکوزيته ماده روانکار شده، به صورت لايه نازکي بر سطح داراي اصطکاک مينشينند. اين امر افزايش استحکام ديناميک لايه روانکار و کاهش چکه روغن از خلال فواصل را نيز موجب ميشود. در دماهاي پايين، اين افزودني از طريق کاهش دماي انجماد روغن تا 10 درجه سانتي گراد موجب کاهش ويسکوزيته روغن موتور ميشود. معمولاً اثرات استفاده از اين افزودني بعد از حدود 600 تا 700 کيلومتر رانندگي کاملاً محسوس خواهد شد.
اين افزودني در موتور انواع وسايل نقليه از جمله خودروهاي سواري، خودروهاي سنگين، موتورسيکلتها، کشتيها، قطارها و هواپيماها قابل استفاده ميباشد از مهمترين کاربردهاي روغن حاوي نانوالماس، به عنوان افزودني به روغن موتور خودروهاست. مزاياي زير براي استفاده ازاين افزودني مکمل روغن در موتور انواع خودروها ذکر شده است:
• افزايش طول عمر موتور خودرو (فاصله زماني نياز به تعميرات اساسي موتور را حداقل دو برابر ميکند
• افزايش بازده موتور خودرو
• پس از هر بار استفاده از اين افزودني تا 20 هزار کيلومتر قطعات تحت سايش در موتور محافظت ميشوند (به عبارت ديگر اثرات مثبت اين افزودني حتي پس از تعويض روغن، تا 20 هزار کيلومتر تا حدي باقي ميماند
• حفاظت موتور در شرايط سخت کارکرد از قبيل فشار کاري شديد، فقدان مايع خنککننده موتور و فقدان روغن موتور
• صرفهجويي در مصرف سوخت % 15- 5
•کاهش گشتاور اصطکاک در حد % 40- 20
• کاهش سايش سطوح تحت سايش تا حدود 1/1 الي 3 برابر
• سرعت کارکرد بالا در قسمتهاي تحت سايش
• تسهيل در روشن شدن موتور در هواي سرد
• کاهش ارتعاش و سروصداي اتومبيل حين کارکرد
• افزايش فشار روغن
نمونهاي از نتايج کاربردي استفاده از افزودني حاوي نانوالماس در شکل مشاهده مي شود . اين تصاوير حاکي از تاثير قابل ملاحظه مصرف افزودني حاوي نانو الماس بر افزايش کمپرس روغن داخل سيلندر و کاهش مصرف بنزين در انواع خودرو هاي مورد آزمايش مي باشد.
10:09 PM | انجمن فيزيک دانشگاه آزاد | چاپ يادداشت | 2 نظريکشنبه 29 آذر ماه سال 1388
◄
ساخت نخستين نانوبلور غير چشمکزن:
با توجه به بستگي بسيار زياد خواص نانوبلورهاي نيمهرسانا به اندازه، اين مواد همواره مورد توجه دانشمندان بودهاند؛ مثلاً براي تغيير رنگ آبي ساطعشده از يک نانوبلور، تنها کافي است تا اندازهي آن را تغيير داده، آن را تا چند برابر بلندتر رشد داد. با اين حال، مشکل اساسي اين نانوبلورها کم و زياد شدن شدت تابش آنها و ايجاد نوعي حالت چشمکزن در نور ساطعشده از آنهاست که به باور دانشمندان شايد ناشي تجمع حاملهاي آزاد بار در محل نواقص بلور است؛ بهطوري که اين بارهاي آزاد با جذب انرژي جفت الکترون حفرات تحريک شده، مانع از نشر نور بهوسيله آنها ميشوند.
تادکراس و همکاران وي در دانشگاه روچستر آمريکا با يافتن روشي براي رفع اين مشکل براي نخستين بار موفق به ساخت اولين نانوبلور نيمهرساناي غير چشمکزن شدند و اميدوارند اين دستاورد زمينهاي براي پيدايش نسل جديدي از نانوبلورها با کاربردهاي متنوع (از تصويربرداريهاي زيستي تا ليزرهاي با آستانهي پايين) باشد.
آنها به اين منظور از نانوبلورهايي استفاده کردندکه گذار در فاصلهي بين هسته و مواد پوستهي آن برخلاف ديگر بلورها بهآرامي صورت ميگرفت. آنها در آزمايش خود پوستهاي از سلنيوم- روي را به هستهي کادميوم- سلنيوم اضافه کرده، حرارت دادند و سپس آن را بهآرامي سرد کردند. اين کار موجب ميشد تا روي موجود در اين ترکيب تدريجاً ذوب و به داخل اين ساختار پراکنده شود. در مرحلهي بعد هم اين ساختار با پوستهي خالص ديگري از روي – سلنيوم پوشانده شد.
در اين آزمايشها تادکراس و همکارانش دريافتند که تکنانوبلورهاي CdZnSe برخلاف نانوبلورهاي معمولي کادميوم- سلنيوم/ سولفيد روي (که تابشي چشمکزن داشت) ميتوانند بين چند ميليثانيه تا ساعتها درخشش نوري پيوستهاي داشته باشند.
به باور اين محققان نکتهي اصلي در اين روش وجود گذار آرام بين هسته و پوسته در اين نانوبلورهاي جديد است که مانع از جذب انرژي جفت الکترون حفرهها بهوسيلهي حاملهاي بار آزاد ميشود؛ زيرا در چنين حالتي شرايط فيزيکي اين جذب انرژي (عواملي از قبيل بقاي انرژي و اندازهي حرکت) فراهم نيست و اين فرايندها آنقدر ضعيف هستند که توان چنين کاري را ندارند.