بررسی نانو در افزایش مقاومت سطوح

بررسی نانو در افزایش مقاومت سطوح و کاهش ضریب اصطکاک
روکش های مورد استفاده در بدنه شناورها و تجهیزات زیر دریا باید در مقابل PH آب دریا، املاح،عوامل خورنده، نفوذ آب و رشد جلبکها مقاوم باشد .همچنین، باید دارای ویژگی پوشش های بالای سطح آب باشد و در برابر عوامل محیطی مانند تابش نور، رطوبت هوا،عوامل فیزیکی و …مانند ضربه امواج مقاوم باشند.
اخیراًً چندین تحقیق راجع به مقاومت به خوردگی مواد نانو ساختاری ( نانو کامپوزیت ها، پوشش هاینازک در مقیاس نانو، نانو ذرات و…) صورت گرفته است . مواد در مقیاس نانو، خواص فیزیکی، شیمیایی وشیمی فیزیکی بی نظیری از خود نشان می دهند و این می تواند سبب بهبود مقاومت به خوردگی در مقایسه با همین مواد در حالت تولید گردد . همچنین روشن شده است که نانو ذرات به علت سطح ویژه بالایشان، توزیع یکنواختی روی ماده زمینه داشته وبا استفاده از حداقل ماده مصرفی می توان بهحداکثربازده پوششی رسید.
تمام روکش های جامد از ترکیبی از نانو ذرات یا میکروذرات تشکیل شده اند .رنگ های معمولی ازیکبخش جامد(رزین، پرکننده، رنگدانه، خشک کننده و افزودنی های دیگر ) و یک جزء حامل مایع تشکیلمی شوند . حامل رنگ می تواند یک حلال آلی فرار یا آب باشد . اگر آب به عنوان حامل به کار رود،اجزای دیگری همانند آمونیاک برای حفظ حالت سوسپانسیونی رنگ ، به آن اضافه می شود.
معمولاًً پوشش دهی بخش های مختلف شناور دریایی با دو هدف اصلی حفاظت در برابر خوردگی و ایجادخواص ویژه انجام می شود .سطح شناور در محیط دریا در معرض آب نمک، نور خورشید، سایش، باد وباران، شوکهای گرمایی، موجودات زنده دریایی و سایر عوامل پیشبینی نشده دیگر قرار می گیرد .هربخش از سطح شناور در معرض نوعی شرایط خاص قرار دارد .
به همین دلیل برای هر بخش باید پوششیرا انتخاب کرد که جوابگوی نیازهای ویژه آن محیط باشد .یکی از مهمترین بخشهای شناور، قسمت غوطه ور در آب یا زیر بدنه آن است .در این بخش، نشست و رشد موجودات زنده روی بدنه که با عنوان آلودگیزیستی(bio-fouling)  یا خزه بستن شناخته شده، همواره به عنوان مشکلی اساسی مطرح بوده است .
رسوب ترکیبات دریایی روی بدنه باعث کاهش قابلیت مانور، کاهش سرعت، افزایش مصرف سوخت وتغییر کارایی عمومی شناور می شود . این پدیده همچنین باعث افزایش نیروی مقاومت(drag force) و انتشار صوتی کشتی ها و زیردریایی ها و در نتیجه افزایش هزینه ها نیز می شود .
دقیق این هزینه ها بستگی به اندازه و نوع شناور و محیط دریا دارد.پوشش های اعمال شده در بخش مغروق شناور،براساس ویژگیهای سطحی آن، اثرهای متفاوتی بر اصطکاک شناور با آب و در نتیجه بر مقاومتاصطکاکی شناور دارند .مقاومت اصطکاکی درصدی از مقاومت کل وارد بر شناور را تشکیل می دهد .
سهم مقاومت اصطکاکی در مقاومت کل از عوامل مختلفی مانند اندازه و سرعت حرکت شناور اثر می پذیرد  .مثلاً در کشتی های باربر و تانکرها، مقاومت اصطکاکی ۹۰ – ۸۰درصد مقاومت کل و درشناورهای تندرو حداکثر ۳۰ درصد مقاومت کل را تشکیل می دهد.

 
فناوری های نوین در زمینۀ نانوفناوری تاثیر به سزایی بر پوشش های ضدخزه داشته و منجر به نوآوری هایی در این حوزه گردیده است .با فناوری نانو می توان به سطحی هوشمند با مولکول های دستکاریشده رسید که غیرسمی بوده و خواص ضد خزه دارد.
فناوری نانو در پوشش های سطحی خواصی از قبیل انرژی سطحی، هدایت بارهای الکتریکی، تخلخل، ترشوندگی، اصطکاک، زبری و فعالیت شیمیایی و برهم کنش با میکروارگانیسمها را کنترل نموده و به اینصورت قابلیت ارائه پوشش ضدخزه با ویژگی های ممتازی از قبیل :عدم سمییت، تاثیر بر روی طیفوسیعی از موجودات دریایی، دوستدار محیط زیست، دوام بالا و غیره را ایجاد می نماید .با استفاده از اینسیستم ها می توان میزان سوخت مورد مصرف را تا ۴۰٪ کاهش داد و در سال معادل۵⁄۷ میلیون دلار صرفه جویی کرد.
این فناوری قابلیت تسخیر بازار تا۷۰٪ حجم فروش جهانی را دارد و با توجه به ممنوعیت استفاده ازپوشش های حاوی قلع( تری بوتیل تین TBT )تا سال ۲۰۰۸ ، مراکز تحقیقاتی موسسات بزرگ پوشش هابه طراحی و ساخت پوشش های ضدخزه با فناوری نانو پرداخته اند.
فناوری نانو رنگ های جدید بسیار مقاوم در برابر خوردگی و اثرات محیط ارائه می نماید که با توجه بهطول عمر شناورها و دوام بیش از ۲۰ سال این رنگ ها بر بدنه شناورها و تجهیزات زیر دریایی می تواناین امر را به معنای مادام العمر بودن این رنگ دانست.

فهرست مطالب تحقیق بررسی نانو در افزایش مقاومت سطوح

•  چکیده
• مقدمه
• فصل اول : نانو تکنولوژی و اهمیت آن ۵
  فناوری جدید ۶
  • پتانسیل های کاربرد فناوری نانو در صنایع دریایی
  • الکترودهای جوشکاری دما پایین
  • سوخت
  • نانوکامپوزیت ها و پوشش های نانوکامپوزیتی و نانوفایبرگلاس ۱
  •  جاذب هاى ارتعاشى ۱۳
  •  جاذب هاى صوتى ۱۳
  • رنگ هاى دریایى
  • جاذب هاى انرژى موج دریا و نور آفتاب
  • نانوفیلتراسیون ۱۴
  • نانومورفولوژى
  • تحول در فناورى پیل سوختى ۱۵
  • تحولات در فناورى کامپیوتر، الکترونیک و مخابرات ۱۶
  • باترى هاى با ذخیره انرژى بسیار بالا
  • گرافیت و سرامیک
  • نانوذرات روان کننده و کاهش اصطکاک ۱۹
  • جایگاه فناوری نانو در ایران و صنایع دریایی ۲۱
• فصل دوم: کاربرد نانو فناوری در پوشش های دریایی
  • پوشش های ضد خزه و ضرورت فناوریهای جدید
  • پوشش های ضد خزه و فناوری نانو
  • ایجاد خزه، فرآیندی در مقیاس نانو
  • سطوح نانو
  • تکنولوژی نانو چیست؟
  • قابلیت کاربرد نانو فناوری در پوشش های دریایی
  • راه حل نانو فناوری برای مسئله خزه
• فصل سوم: عوامل موثر در خوردگی و فناوری موجود
  • محیط دریا
  • تاثیر ارگانیزم های زنده
  • فناوری های موجود ضد خزه
    • پوشش هایی با ماتریس حل شونده
    • کوپلیمرهای خود تمیز شونده
    • پوشش های نچسب
  • فناوری های جدید
• فصل چهارم : تاثیر پوشش ها بر نیروی درگ در شناور ها
  • محاصبه ضریب درگ
  • پوشش های کاهش دهندهDrag
• فصل پنجم:نتیجه گیری و پیشنهادات