حوزه های صنعتـــی
حوزه های صنعتـــی
مشاهده گزارش

استفاده از نانوسیالات در صنعت خودرو

تاریخ : ۱۳۹۸/۰۹/۱۴ تعداد بازدید :‌ ۴۲۴۹
نانومواد و سیستم‌های مبتنی بر فناوری نانو به اشکال مختلفی ارائه می‌شوند. در این مقاله نانوسیالات و پتانسیل آن‌ها در صنعت خودرو بررسی می‌شود.

نانوسیال چیست و چگونه از آن در صنعت خودرو استفاده می شود؟

نانوسیال، یک سیستم  سیال حاوی سوسپانسیون کلوئیدی از نانوذرات است. نانوذرات موجود در نانوسیالات می‌توانند از هرگونه ترکیبی باشند زیرا این تعریف بسیار گسترده است. با این حال، واسطه‎ای (medium) که آن‎ها در آن معلق هستند نیاز به یک سیال پایه دارد. به عبارت دیگر، باید یک سیال فاز پیوسته باشد که بتواند جریان یابد.

سیالات پایه که سوسپانسیون کلوئیدی از نانوذرات را حفظ می‌کنند از لحاظ ماهیت می‌توانند آبی یا روغنی باشند، اما اغلب انتخاب نانوذرات درون سیال است که منجر به پیشرفت‎هایی ویژه در خواص سیالات پایه می‌شود.

برای به دست آوردن یک سیستم کارآمد و پراکنده (dispersed)، نانوذرات مورد استفاده باید مطابق با بسیاری از تعاریف نظارتی باشند، معمولا آنها باید قطری بین 1 تا 100 نانومتر داشته باشند. این نانوذرات و سیستم‌های سیال پایه دارای ویژگی‎های انتقال گرما، روانکاری و آکوستیک بسیار خوبی هستند که باعث شده آ‎نها در بسیاری از بخش‎های صنعتی از جمله صنعت خودرو قابل استفاده باشند.

نانوسیالات را می‌توان به عنوان یک سیستم تک فاز تصور کرد که در آن ویژگی‌های سیال تک فاز تابعی از خواص نانوذرات درون سیستم و غلظت آنهاست. با این حال، برخی برآوردها از یک مدل دو جزئی استفاده می‌کند که در آن ویژگی‌های جریان (عدد رینولدز و غیره) سیال پایه نیز بر خواص کل سیستم (همچنین ویژگی‌های نانوذرات ناشی از غلظت و ترکیب) تاثیر می‌گذارد.

روش‌هایی وجود دارند که می‎توان از آن‎ها برای تولید نانوسیالات استفاده نمود و متداول‌ترین آن‎ها شامل روش‌های پراکندگی با استفاده از پروب یا حمام التراسونیک، تکنیک‌های تبخیر، تکنیک‌های پراکندگی گازی، چگالش از فاز بخار شیمیایی و روش‌های ترسیب شیمیایی است.

 

کاربردهای نانوسیالات در صنعت خودرو

در بخش خودرو دو حوزه اصلی وجود دارد که در آن از نانوسیالات استفاده می‌شود. این دو حوزه روان‎کننده‎ها و مایعات خنک‎کننده (در سیستم‎های رادیاتور خنک‎کننده هوا) تقویت‎شده با نانوذرات هستند که هر دو از خواص انتقال حرارت موثر انواع مختلف نانوسیالات استفاده می‌کنند.

روانکارها در سراسر صنعت خودرو از سیستم ترمز گرفته تا موتور استفاده می‌شوند. از آنجا که این نانوسیالات در محیط‌های فشرده انرژی مورد استفاده قرار می‌گیرند، باید قادر به مقاومت در برابر دماهای بالا و تنش‌های برشی باشند.

نانوسیالات حاوی نانوذرات در روغن‎های روانکاری پایه به صورت تجاری در دسترس هستند و (در مقایسه با سیالات پایه خالص) باعث کاهش فرسایش در سیستم می‎شوند. آن‌ها ویژگی‌ روانکاری افزایش‎یافته (که در آن قطعات مکانیکی با نرمی بیشتر بر روی نانوذرات حرکت می‌کنند) و خاصیت انتقال حرارت (که در آن گرمای زیاد ایجاد شده در روانکار از سیستم مکانیکی به طور موثر از بین می‌رود) را فراهم می‌نمایند.

ویژگی دوم به افزایش طول عمر سیستم سیال پایه و سیستم مکانیکی ناشی از تخریب حرارتی در طی زمان، کمک می‌کند.

کاربرد دیگر نانوسیالات در این حوزه استفاده از آن به عنوان مایع خنک‌کننده در بعضی از سیستم‎های رادیاتور مورد استفاده در موتورهای خودرو است. موتورهای خودرو در طول فرایندهای احتراق سوخت، گرمای زاید تولید می‎کنند و این گرما باید از بین برود و متعاقبا موتورها خنک شوند. اگر این کار انجام نشود، موتور بیش از حد داغ شده و موجب آسیبی پرهزینه و بلندمدت به موتور، روانکارهای مورد استفاده در آن‌ها و قطعات فلزی اطراف آن می‎گردد.

در بسیاری از موتورها، خنک‌کننده اتومبیل متشکل از اتیلن گلیکول و آب برای جذب گرمای موتور قبل از عبور از رادیاتور هوا که در آن مایع خنک می‌شود، به کار می‌رود. نانوسیالات، به تازگی به عنوان سیالی ظاهر شده‌اند که می‌تواند در محل این مخلوط‌ها مورد استفاده قرار گیرد و می‌تواند از خواص انتقال حرارت بسیار بهتری نسبت به وضعیت فعلی بهره ببرد.

موتورهای خودرو سال ‌به‌ سال قوی‌تر می‌شوند و در این میان بسیاری از خنک‌کننده‎ها کارایی کمتری از خود نشان می‎دهند، بنابراین اکنون نانوسیالات به عنوان مسیری بالقوه برای بهبود توانایی خنک کردن موتور و همچنین به طور همزمان برای کمک به اقتصاد سوختی بهتر و انتشار گازهای نیتروز اکساید کمتر که از یک موتور کارآمدتر تولید می‌شوند، استفاده می‎شود.

برخلاف بسیاری از سیالات مبتنی بر آب، از نانوسیالات روغنی نیز می‌توان برای از بین بردن گرمای اجزای الکترونیکی درون موتور و کل خودرو استفاده نمود؛ چون این اجزا قلمرو دیگری از خودرو است که امروزه بیش از هر زمان دیگری در اتومبیل‎های امروزی رایج است. تمام این تغییرات در خودرو به این معنی است که باید سیالات خنک‌کننده جدیدی برای یافتن نیازهای موتور پیدا شود و نانوسیالات به عنوان یکی از پاسخ‌های بالقوه به نظر می‎رسند.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نظر شما
security code