1) مقدمه
از زمانی كه نیسان اولین مدل خودروی خود را با رنگ‌های خودترمیم شونده مبتنی بر نانومواد عرضه كرد، رقابت میان خودروسازان بزرگ جهان برای بهره‌گیری از فناوری نانو شدت بیشتری گرفت؛ به نحوی كه میزان پژوهش و توسعه در این بخش به سه برابر رسید. بخش‌هایی از صنعت خودرو تاكنون بیشتر متاثر از فناوری نانو بوده‌اند كه از این میان می‌توان به؛ استفاده از لایه‌های نازک روی یاتاقان و اجزای لغزنده، فیلترهای الکتروستاتیک، سوئیچ‌هایی با قدرت بالا در وسایل احتراقی از طریق نشر میدان در نوک‌های تیز و كاتالیزورهای جدید با استفاده از سطوح گزینش‌پذیر شیمیایی و با تخلخل بالا اشاره كرد. بهره‌برداری از فناوری‌نانو برای بهبود كارایی بخش‌های داخلی خودرو به ویژه در ایجاد سطوح خود تمیزشونده نیز از دیگر حوزه‌هایی است كه مورد استقبال سازندگان و مصرف‌كنندگان خودروهای امروزی قرار گرفته است. در ادامه به معرفی بیشتر برخی كاربردهای فناوری نانو در بخش حمل ونقل و خودرو خواهیم پرداخت.
2) پوشش‌دهنده‌های بدنه خودرو
ساخت پوشش‌های ضدخراش و ضدلک براي خودروها از جمله زمينه‌هايِی است که افزايش قابل توجه بازار پسندي محصولات را به دنبال خواهد داشت. در همين زمينه تلاش‌های مستمری به منظور شناخت راه‌های جلوگيری از صدمات ناشي از عوامل طبيعي نظير برف و باران، رسوبات اسيدی و نمکی، تابش ماوراءبنفش خورشيد، رطوبت و همچنين لب پريدگی، رنگ‌رفتگی و خراش در صنعت خودرو صورت می‌گيرد.
3) روكش‌های ضدخش
مزيت ويژه نانوروکش‌های ضدخش و ضدخوردگی اين است که امکان تنظيم مستقل سختی و ويژگي‌های سايشی روکش را با ترکيب‌کردن عناصر و ساخت لايه‌های نانومتری فراهم می‌آورد. اصلاح رنگ‌ها به وسیله نانومتری‌کردن ساختار آنها منجر به بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی آنها شده، مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر ضربه و خراش را در آنها بالا می‌برد.
4) روكش‌های ضدلک و خودتمیزشونده
در این شیوه از لایه نانوکامپوزیتی نازکی برای حفظ جلوه ظاهری فلز استفاده می‌شود. به این ترتیب با عامل‌دار کردن هوشمند سطح فلز، تمیزکردن آن هم به مراتب آسان‌ترخواهد بود. این نوع روکش برای پوشاندن سطح فولاد زنگ نزن، مس، برنج و سایر قطعات فلزی خودرو مناسب است ولی برای سطوح شیشه‌ای مناسب نیست. از طرفی آن را با روش‌های ساده‌ای مانند اسپری‌کردن یا غوطه ور ساختن به کار می‌گیرند که علاوه بر حفظ شفافیت یا مات بودن، در برابر اسیدها و بازها مقاومت شیمیایی بالایی دارد و در نتیجه خواص آنتی باکتریال یا محافظت در برابر خط کشیده شدن را نیز خواهد داشت. بنابراین با این فناوری، اثر انگشت به جای مانده روی فلز به سختی با چشم قابل تشخیص خواهد بود و هیچ ردی هم از اکسیدشدن روی فلز مشاهده نخواهد شد و در نتیجه تمیز کردن فلز آسانتر و سریعتر انجام می‌شود و اثر انگشت‌ها را به راحتی و حتی با یک دستمال یا حوله خشک می‌توان پاک کرد، به طوری‌که هیچ اثری از آن باقی نماند.
5) شیشه‌ها و آینه‌های بهینه‌شده برای خودرو
بروز تصادفات به علت عدم دید مناسب و کافی، به خصوص در شرایط جوی نامساعد مانند باران و گرد و غبار، نیاز به بهینه‌سازی و افزایش کارایی شیشه‌ها و آینه‌های خودروها را به وضوح نمایان می‌سازد. با ظهور فناوری نانو، بسیاری از خودروهای جدید به شیشه‌ها و آینه‌های بهینه شده مجهز شده‌اند. علاوه بر این روکش‌ها و اسپری‌های تولیدشده با این فناوری می‌تواند برخی از قابلیت‌های این شیشه‌های پیشرفته را به شیشه‌های خودروهای موجود نیز ببخشند.
6) پوشش‌های ضدلک شیشه
استفاده از این نوع پوشش روی شیشه خودرو موجب دفع آب و ذرات گرد و غبار شده و به راحتی می‌توان سطح شیشه را تمیز کرد. این پوشش همچنین ضدسایش بوده و علاوه بر مقاوم بودن در برابر پرتوهای فرابنفش، از دوام طولانی‌تری برخوردار است. عمر این محصول روی شیشه جلوی خودرو تا پنجاه هزار کیلومتر و روی شیشه پنجره‌هایی که در جهت حرکت ماشین قرار ندارند تا پنج سال می‌رسد.
7) پوشش‌های فوتوكرومیک
عدم دید کافی راننده به هنگام حرکت در خلاف جهت تابش آفتاب از جمله دلایل بروز حوادث جاده‌ای است. فناوری نانو توانسته است به رفع این مشکل کمک کند. استفاده از روش‌های کلوئیدی برای تهیه نانوذرات حساس به نور به همراه روش‌های سل-ژل، توانایی بالقوه زیادی برای طراحی و تهیه مواد فوتوکرومیک دارد به طوری‌که با این روش ایجاد هر شکلی از این مواد، از جمله فیلم‌های نازک برای به کارگیری روی شیشه خودروها امکان‌پذیر است.
8) شیشه و آینه ضد مه و ضد بخار
قرار دادن یک سطح خنک در یک محیط گرمتر موجب ایجاد مه می‌شود. این اثر غیر قابل اجتناب است، مگر اینکه سطح مورد نظر گرم شود. تشکیل مه در واقع قطرات کوچکی از آب را روی سطح آیینه‌ای ایجاد می‌کند و موجب انعکاس ذره‌ای نور می‌شود. یک سطح ابرآبدوست می‌تواند تا یک حد معینی از تشکیل این قطرات کوچک جلوگیری کند. این قطرات به سادگی با هم ادغام شده و یک لایه نازک آب را روی سطح آینه‌ای ایجاد می‌کنند که در این حالت، انعکاس‌پذیری سطح تغییر چندانی نمی‌کند. زمانی که روکش‌های فتوکاتالیزوری دی اکسید تیتانیوم در معرض مقدار مناسبی نور ماورای بنفش قرار گیرند، ابرآبدوست می‌شوند و این در حالی است که پدیده فوتوکاتالیزوری اکسیدتیتانیوم اثری کاملا شناخته شده است و بسیاری از جزئیات سازوکار آن تاکنون بررسی شده است. با توجه به وابستگی فعالیت نانوذرات اکسیدتیتانیوم به مساحت سطحی در دسترس و قطر ذره، این نانوذرات در زمره جالب توجه‌ترین سیستم ها به شمار می‌آیند.
9) بهبود كارایی قطعات خودور
دستیابی به قطعاتی با کارایی بهتر و طول عمر بیشتر، همواره از دغدغه‌های شرکت‌های خودروساز بوده است. تاکنون از فناوری نانو برای بهینه‌سازی قطعات مختلف خودرو مورد استفاده شده است. نانوکامپوزیت به دسته خاصی از کامپوزیت گفته می‌شود که حداقل یکی از اجزای آنها نانومقیاس باشد. بیشتر نانوکامپوزیت‌ها دارای مقدار کمی (عموماً کمتر از5 درصد وزنی) از پرکننده‌های معدنی ورق‌های و یا نانولوله‌های کربنی دارای ساختار منفرد می‌باشند. از نانوذرات خاک رس برای افزایش سختی، شکل‌پذیری در دمای پایین و مقاومت در برابر خراش در نانوکامپوزیت‌های TPO /مونتموریلونیت، بهره گرفته می‌شود. این مواد جلا و زیبایی سطحی بالا و بین 10 تا 20 درصد صرفه جویی وزنی دارند. مزیت دیگر این نانوکامپوزیت‌ها قابلیت به کارگیری آنها در تجهیزات قالب‌گیری کنونی است. از نانوکامپوزیت‌های PP /مونتموریلونیت برای اولین بار در پشتی صندلی یک خودروی ژاپنی مدل 2004 و پس از آن در کنسول مرکزی یک کامیون مدل 2006 استفاده شده است. نانوکامپوزیت پلی‌اتیلن/ مونتموریلونیت، نانوکامپوزیت‌های استال/ مونتموریلونیت و نانوکامپوزیت‌های نایلون/ مونتموریلونیت از نمونه‌های دیگر نانوکامپوزیت‌های خاک رس هستند. استفاده از نانولوله‌ها نیز ویژگی‌های متنوعی مانند افزایش مقاومت مکانیکی و کاهش وزن را به کامپوزیت‌ها می بخشد. در حال حاضر در ساخت اجزای خودرو، گرایش روزافزونی به سمت پلاستیک‌های تقویت شده با نانولوله‌های‌کربنی و سایر ترکیبات مربوطه وجود دارد. ویژگی‌های مفید این مواد برای کاربردهای مذکور، شامل مقاومت مکانیکی، وزن سبک و ویژگی توزیع الکتریسته ساکن است. پلاستیک‌های پرشده با نانولوله برای ساخت پانل‌های در، گلگیرها، سپر اتومبیل، جای آینه‌ها، پوشش‌های کیسه هوا و سایر اجزا مورد استفاده قرار می‌گیرند. این اجزا با وجود مقاومت مکانیکی بالا، سبک بوده و مصرف سوخت خودرو را کاهش می‌دهند. استفاده از نانولوله‌ها در پانل‌های اتاق ماشین و سایر قطعات رنگ شده، به رساناشدن این قطعات منجر می‌شود و در نتیجه می‌توان آنها را از طریق پاشش الکتروستاتیک رنگ کرد.
10) تولید سوخت پاک برای خودرو
ارزش سوختی بالا و فقدان آلاینده‌های زیست محیطی، هیدروژن را به سوختی جذاب تبدیل کرده است. لذا روش‌های جدید تولید هیدروژن پاک در حال گسترش هستند. نانوکاتالیست‌ها در انواع فرآیندهای تولید هیدروژن یک عنصر کلیدی می‌باشند. با کمک ویژگی‌های نانومتری کاتالیست ها، می‌توان میزان فعالیت، قابلیت انتخاب و عمر کاتالیست‌ها را کنترل کرد. استفاده از نانوکاتالیست‌ها پتانسیل خوبی برای کاهش هزینه‌ها در بر دارد. همچنین نانوذرات، سایت‌های کاتالیستی در سیستم ذخیره‌سازی هیدرید را افزایش می‌دهد و سرعت جذب و دفع و دما و فشار ذخیره سازی هیدروژن را بهبود می‌بخشد.
منبع : مروری بر کاربردهای فناوری نانو در صنعت خودروسازی، ماهنامه جهان گستر، شماره 86، 1390.