نانو در مکانیک

المیرا غضنفری ججین، فارغ‌التحصیل گرایش تبدیل انرژی

محور در دومین روز از زمستان سرد 1399، با نانو در مکانیک چالش جدیدی را آغاز کرد و این بار با موضوع نانو در مکانیک سیالات و سطوح آب گریز به سراغ یکی دیگر از فعالان عرصه پژوهشی نانو رفت تا به بهانه این موضوع از آخرین دستاوردهای حوزه آزمایشگاهی در دانشگاه، مخاطبان خودش را مطلع کند.

یک واژه و هزاران نکته!

“نانو” یک واژه­ی 4 حرفی با هزاران نکته است که در دو دهه اخیر چالش بزرگی را در شاخه­های صنعتی، دارویی، پزشکی،... ایجاد کرده است. هزاران مقاله و پروژه تحقیقاتی در سراسر جهان در این موضوع انجام شده و هنوز حلقه­های ناشناخته زیادی در این باره وجود دارد. با این مقدمه کوتاه به سراغ آنچه که در ارائه مهندس محمدعلی فخری گذشت می­رویم.

نانو فناوری انقلابی در علوم

مهندس فخری صحبت­های خویش را با تعریفی از فناوری نانو آغاز کرد. نانو فناوری رشته­ای از دانش کاربردی و فناوری است که جستارهای گسترد­ه­ای را پوشش می­دهد. ما در مکانیک و بالاخص در مکانیک سیالات با استفاده از ابعاد نانو خواص جدیدی را به ماده القا می کنیم، در واقع مواد در ابعاد نانو ویژگی­های جدیدی از خود نشان می­دهند.

مهندسی مکانیک و فناوری نانو

به گفته وی، کاربرد نانو در مهندسی مکانیک شامل: اندازه­گیری اپتیکی، نانوسیالات، سطوح آب گریز، ساخت مواد با خواص جهت دار و ساخت چیپ در ابعاد نانو است. نانو مواد با قابلیت عدم ایجاد اختلال به خوبی در سیال عامل پایدار می­شوند و خواص آن را تغییر می­دهند. کاربرد نانوسیالات وابسته به نوع کاربرد آزمایشگاهی است و گاهاْ از چندسیال به طور همزمان استفاده­ می شود که به نانو سیال هیبریدی مشهورند. معمولاَ با افزودن فلزات به سیال، میزان ضریب انتقال حرارت افزایش می­یابد که مساوی با افزایش راندمان است. هرچه درصد حجمی نانو در سیال افزایش یابد، ضریب انتقال حرارت نیز افزایش می­یابد. اما دو مشکل عمده در این باره وجود دارد که اولین آن موضوع پایدارسازی محلول حاوی نانو است که سیال در مقطعی به صورت دلمه درمی­آید و با افزایش نیروی برشی، پمپاژ توسط پمپ با راندمان کمتری اتفاق می افتد. مورد بعدی نیز بالا بودن هزینه تولید و ساخت اپلیکیشن­های آزمایشگاهی است.

انتقال حرارت گزینه اول در کاربرد نانومواد است. روان سازی در بلبرینگها با استفاده از نانو مواد دیگر گزینه مهم در کاربردسازی نانو در مکانیک است. از سال2000، هزاران مقاله در حوزه نانو و مکانیک تولید شده است.

سطوح آب گریز

محمدعلی فخری در ادامه توضیح داد: طبیعت الهام بخش علاقه جوامع علمی برای بررسی سطوح آب گریز و شبیه سازی آن در کارهای علمی بوده است، از گیاهان تا جانوران! سطوح در چهار دسته: فراآب با زاویه تماس کمتر از 10 درجه، آب دوست با زاویه کمتر از 90 درجه، آب گریز با زاویه بیشتر از 90 و فراآب با زاویه بیشتر از 150 می­باشد.

وی در اشاره کوتاهی ادامه داد: گام اول در ایجاد سطوح ناهموار­سازی با استفاده از فناوریهایی چون لیزر (کاربری تحقیقاتی) لیتوگرافی (محدود به کارهای کوچک به دلیل بالا بودن هزینه) روش پلاسما، اسمیل کوتینگ، آنودایزینگ، اسپری کردن نانو ذرات به سطح صورت می­گیرد. برای اصلاح، سطح انرژی آن کاهش داده می­شود تا آب به آن نچسبد. در این بحث، ابتدا نانوذرات آب گریز شده و سپس به سطح مورد نظر اس‍پری می­شود.

دانشجوی دانشگاه صنعتی شریف با اشاره به اینکه، سطوح آب گریز دارای خواص خودتمیزشوندگی (کاربرد ویژه در پ‍نل خورشیدی) ضد یخ زدگی، ضد رسوب­گذاری و ضد خوردگی هستند و هر سه در صنایع فنی مثل کشتی­سازی (کاربرد به دلیل شوری آب دریا و عدم چسبندگی ) موجب کاهش درگ می­گردد، افزود: در پروژه خویش موضوع آخر را مورد بررسی قرار داده است.

بخش پایانی ارائه به پرسش و پاسخ شرکت کنندگان در این برنامه گذشت