بررسی کاربردهای فناوری نانو در صنایع دریایی

نانو فناوری، فناوری درسطح اتم­هاست یعنی با کنترل مواد در سطح اتمی و مولکولی مواد جدیدی ساخته می­شود یا خصوصیات ماده­ی مورد نظر را مطابق ایده مدنظر تغییر دهید، چرا که مواد در مقیاس نانو خواص متفاوت، جالب و منحصر به فردی را از خود بروز می­دهند. نانو فناوری فرا­رشته­ای است، در علوم و رشته­های مختلفی مانند پزشکی، الکترونیک، کامپیوتر و…. کاربرد­های فراوانی دارد. صنایع دریایی به ویژه مهندسی کشتی­سازی هم از این قاعده مستثنی نیست. نانو فناوری می­تواند با مزیت­ها و کاربرد­های زیادی که دارد انقلابی را در این صنعت برپا کند به عنوان مثال ایجاد مواد جدید برای ساخت بدنه و استحکام بیشتر کشتی پوشش­هایی مناسب و مقاوم در برابر اثرات و خوردگی آب دریا یا ایجاد تغییراتی برای بهبود در عملکرد کشتی و دوستدار محیط زیست بودن یا جنبه اقتصادی تنها گوشه­ای از تاثیرات مهم و فراوان نانو فناوری درصنعت دریایی و کشتی­سازی است. با توجه به مرز­های آبی وسیع ایران می­توان با پیشرفت نانو فناوری و اعمال تاثیرات مفید آن در صنایع دریایی شاهد بهبودی و پیشرفت قابل توجهی در این صنعت باشیم. در این گزارش به طور کلی تاثیرات مستقیم و غیرمستقیم نانو فناوری در زمینه­های مختلف صنایع دریایی بررسی می­شود ]1[.

• کاربرد نانو فناوری در صنایع دریایی
• 2-1 پوشش­های محافظت کننده در کشتی­سازی

پیشرفت نانو مواد و به­کارگیری آن در زمینه­های مختلف باعث شد محصولات نانو در طیف گسترده­ای از کاربرد­ها از جمله پوشش­های محافظت کننده دیده شود، نانو فناوری در رابطه با پوشش­های محافظت کننده به فناوری جدید رسیده است که به نانو پوشش­ها معروف است. نانو پوشش­ها و لایه­های محافظت کننده برای بهبود و افزایش ویژگی­های مهم مانند محافظت در مقابل اشعه ماوراء­بنفش، مقاومت در برابر خراش، خاصیت خود تمیزشوندگی، رسانایی، مقاومت در مقابل خوردگی، ضد اتش و… به کار می­روند. از رایج­ترین کاربرد­های نانو مواد به­کارگیری آن در رنگدانه یا تقویت کننده در زمینه رنگ­ها، لایه­ها یا پوشش­ها جهت بهبود ویژگی آن­ها است.

بنابراین، یکی از مهم­ترین کاربرد­های نانو فناوری در زمینه صنایع دریایی، به کارگیری آن برای پوشش­های محافظت کننده در کشتی­سازی است. زیرا محیط دریا یکی از ناملایم­ترین محیط­هایی است که هر سازه می­تواند با آن روبه رو شود. سازه­های دریایی و شناور­ها در اب دریا که یکی از خورنده­ترین محیط­های طبیعی جهان است، در معرض خطر­های جدی خوردگی قرار دارند. خورندگی اب دریا به عواملی مانند عمق، دما، میزان و نوع گازهای حل شده، سرعت حرکت آب و نوع ترکیبات آلی و معدنی بستگی دارد. به خصوص در آب­های بسیار شور خلیج فارس شرایط برای خوردگی مهیا است؛ به همین دلیل پیشرفت در زمینه­ی پوشش­های محافظت کننده و رنگی برای سازه­های دریایی امری ضروری است ]2،3[.

نانوپوشش­ها برای سطوح خود تمیزشونده

این پوشش­های ضد آب و چربی دارای خاصیت خود تمیزشونده هستند. در نتیجه آب و چربی قادر به خیس یا کثیف نمودن سطوح دارای این پوشش­ها نیستند، بنابراین یک پوشش ایده­ال برای کشتی­ها به حساب می­آیند. برای ایجاد پوشش­های خود تمیزشونده روش­های مختلفی وجود دارد از جمله این روش­ها 1- اضافه کردن نانو ذرات دی­اکسید­تیتانیوم (TiO₂) به پوشش­های پلمیری 2- استفاده از نیلوفر آبی است. در ادامه به طور مفصل این روش­ها توضیح داده می­شود.

• روش اول افزودن دی­اکسید­تیتانیوم: دی­اکسید­تیتانیوم در بین نانومواد پودری بیش­ترین خاصیت فوتوکاتالیستی را دارد (فوتوکاتالیست­ها موادی هستند که در حضور نور همانند کاتالیست سرعت انجام واکنش را افزایش می­دهد) و به عنوان یکی از اعضای رنگ دانه مورد استفاده قرار می­گیرد. دی­اکسیدتیتانیوم در معرض نور ماوراء­بنفش خورشید مواد آلی مختلف را تجزیه می­کند که باعث از بین بردن الودگی­ها می­شود و می­تواند رشد میکروب­ها را کاهش دهد. در صنایع دریایی الودگی­ها و لکه­های چربی بر روی سطح را به آب و کربن­دی­اکسید تبدیل می­کند. همچنین با توجه به خاصیت ابدوستی می­تواند سطح پوشش داده شده را به راحتی خیس کند و با برخورد آب سطح دریا یا باران، آلودگی­های روی سطح را با خود بشوید، علاوه براین دی­اکسید­­تیتانیوم را می­توان به علت خاصیت ضد مه و بخار، بر روی شیشه­ها و آینه­ها ­نشاند. این نانو ذرات سفید رنگ به عنوان رنگدانه در رنگ­ها و پوشش­ها نیز استفاده می­شود ]4[­.
• روش دوم استفاده از اثر نیلوفر ابی[1]: اثر نیلوفر ابی همانند نامش، ایده گرفته از برگ نیلوفر ابی است، با وجود اینکه از دل گِل می­روید ولی به خاطر داشتن برامدگی­های میکرومتری، سطح تماس قطره­ی آب با برگ کاهش یافته و در نتیجه نیروی چسبندگی سطح و آب کمتر از نیروی چسبندگی بین آب و آلودگی می­شود و باعث می­شود با برخورد قطره اب (باران) بر روی سطح (برگ) قطره همراه با آلودگی بغلتد و سطح عاری از هرگونه آلودگی شود. دقیقا سیستم پوشش نانویی دی­اکسیدتیتانیوم همانند برگ­های میکرونی نیلوفر آبی عمل می­کند و باعث خود تمیزشوندگی می­شود ]5[.

 

• نانو پوشش­های ضد خزه:

یکی از معضلات موجود در صنایع دریایی، چسبیدن خزه به بدنه کشتی، زیردریایی، خط لوله­های زیر دریا و سایر سازه­های دریایی است. زیرا با چسبیدن خزه به بدنه کشتی وزن کشتی بالا رفته و نیروی اصطکاک هیدرودینامیکی افزایش می­یابد در نتیجه خسارات زیادی را به وجود می­آورد. از جمله خسارات وارده عبارتند از:

میزان سوخت مصرفی تا 40% افزایش یافته که چیزی حدود 7.5 میلیارد دلار در سال است و میزان گازهای گلخانه­ای را به میزان 200 میلیون تن افزایش می­دهد و هزینه­ی سالانه پاکسازی خطوط لوله در سطح جهان حدود 15 میلیارد دلار است.

پوشش­های ضد خزه­ی معمولی برای جلوگیری از رشد خزه و گیاهان مقداری مواد سمی را وارد آب می­کنند تا تخم خزه­ها و قارچ­ها و جانوران دریایی را نابود کنند؛ که باعث نابودی این موجودات و گیاهان زیست محیطی با ارزش می­شود، با وارد شدن سم، به محیط زیست اسیب می­زند. علاوه بر این­ها، یک سری پوشش­های سیلیکونی ضد خزه، وجود دارد که با کاهش قدرت چسبندگی مانع چسبیدن خزه و گیاهان به بدنه می­شود و از مزایای آن غیر سمی بودن است اما بسیار گران قیمت و توسط نوع خاصی جلبک، مقاوم نیست و پوشش جلبکی انجام می­شود. بنابراین با وجود این مشکلات، می­توان به پوشش­های ضد خزه غیر سمی، سازگار با محیط زیست و دوام بالا به کمک فناوری دست یافت. این پوشش­ها با وجود چسبندگی خیلی خوبی که با سطح زیرین خود دارند ولی در مقابل خزه­ها و گیاهان دریایی خاصیت ضد چسبندگی دارند. فرایند چسبیدن خزه­ها و میکرو ارگانیسم­های دریایی به بدنه در مقیاس نانو انجام می­گیرد بنابراین تنها راه مقابله با خزه­ها به جز سم، استفاده از پوشش­های نانویی است. زیرا این پوشش­های نانویی به خوبی به سطح زیرین چسبیده و به آسانی از بین نمی­روند و خاصیت ضد خزه­ای خود را برای بلند مدت حفظ می­کنند. از جمله مواد نانو مورد استفاده در پوشش­های نانویی اکسیدروی و اکسید مس هستند ]6[.

• نانو پوشش­های ضد خوردگی:

فولاد به عنوان ماده­ای با کاربرد­های فراوان به طور گسترده در صنایع مختلف همچون کشتی­سازی مورد استفاده و در معرض خوردگی قرار دارد. خوردگی فولاد یک فرایند خود به خودی است، که باعث از بین رفتن تدریجی یک ماده و خصوصیات آن از طریق واکنش شیمیایی یا الکتروشیمیایی با محیط اطراف می­شود. خوردگی فولاد می­تواند به اشکال مختلف همانند خوردگی یکنواخت، خوردگی گالوانیکی، خوردگی حفره­ای، خوردگی شیاری، خوردگی فرسایشی، خوردگی تنشی و یا خوردگی میکروبی است. روش­های مختلفی برای مقابله با خوردگی فولاد وجود دارد. از جمله روش­های آن عبارتند از حفاظت­های کاتدی، کاهش اثرات خوردگی محیط، افزایش مقاومت ذاتی فولاد و بهبود خواص آن، که به صورت تکی یا ترکیبی جهت کنترل خوردگی فولاد به کار می­رود. در دو دهه گذشته با پیشرفت فناوری نانو و بررسی ساختار فولاد و محصولات خوردگی در مقیاس نانو باعث بهبود خواص ذاتی فولاد (به عنوان مثال استفاده از نانو ذرات مس) و افزایش مقاومت شد. نانو فناوری با تغییر در برهم کنش بین فلز و الکترولیت باعث کاهش اثرات خوردنده محیط می­شود. همچنین نانو ذرات ( به عنوان مثال پلی آنتلتن، فریت، اکسیدروی، اکسید­آهن، خاک رس و …) به عنوان تقویت کننده در پوشش­های پلیمری پوشش­های ضدخوردگی را بهبود بخشیده است.

با توجه به بالا بودن هزینه­ی تعمیر خوردگی راه­های جلوگیری از آن اهمیت بسیاری دارد. به گونه­ای که خوردگی فلزات باعث می­شود کشور­های امریکایی سالانه 30000 میلیارد دلار هزینه شود و با انتخاب روشی درست برای جلوگیری از خوردگی تا 33% هزینه­ها کاهش می­یابد. از جمله روش­های رایج جلوگیری از خوردگی می­توان به حفاظت کاتدی و پوشش­های محافظت کننده اشاره کرد که به صورت تکی یا ترکیبی (افزایش محافظت در بلند مدت) مورد استفاده قرار می­گیرد ]7[. بیش از یک قرن است که از روش کروماته کردن سطوح به صورت مستقیم به عنوان لایه خارجی روی سطح و به عنوان رنگدانه در رنگ استفاده می­شود. اما متاسفانه پوشش­های کروماته به دلیل سمی بودن و اسیب به محیط زیست و خطرات برای سلامتی انسان محدود شده است. بنابراین برای بهبود و رفع این مشکلات از فناوری نانو کمک گرفته شد. امروزه با استفاده از نانوذرات روی به عنوان رنگدانه در رنگ­ها، با ایجاد ارتباط بین فلز روی و فولاد بدنه، روی با خاصیت آندی به آن­ها خاصیت گالوانی داده و به خوبی از فولاد در مقابل خوردگی محافظت می­کند. همچنین از زئولیت­ها (نوعی اکسید بلوری) با حفره­های یکنواخت با  ابعاد صفر تا دو نانومتر که دارای خاصیت ضد سمی است، به عنوان جاذب و عامل تبادل یون در پوشش­های مقاوم به خوردگی مورد استفاده قرار می­گیرد. از جمله مواد دیگر اپوکسی پوشش­ها است این اپوکسی­ها چسبندگی مناسبی به مواد مختلف داده و مقاومت بالایی در برابر مواد شیمیایی داشته و کار با آن­ها ساده است. اپوکسی­ها مقدار خوردگی مواد فلزی در برابر الکترولیت­ها را به دو روش کاهش می­دهد. 1- به عنوان مخزن جذب کننده عوامل خوردگی، گونه­های خورنده نظیر انیون­های کلریدی را در صورت تماس با زیرلایه فلزی به دام می­اندازد. 2- به صورت یک مانع فیزیکی از وارد شدن گونه­های خورنده به زیرلایه جلوگیری می­کند. از معایب این نوع پوشش­ها می­توان به ضعف آن­ها در برابر خراشیدگی و گسترش ترک در پوشش­ها اشاره کرد. که باعث ایجاد نقص­هایی شود که راه را برای ورود اب و اکسیژن و سایر ترکیبات خوردنده باز می­کند و موجب خوردگی موضعی می­شود. همچنین به علت خاصیت آبدوستی زیاد آن، بعد از پخته شدن چروک شده و اب موجود در محیط را به خود جذب کرده و مقدمات خوردگی را فراهم می­کند. این نوع پوشش­های محافظت کننده بعد از مدتی کارایی خود را از دست می­دهند و تعمیر آن­ها نیازمند پول زیادی است و از نظر اقتصادی به صرفه نیست. بدین ترتیب برای بهبود خواص آن جهت حفاظت از خوردگی از نانوذرات استفاده می­شود. نانوذرات به صورت یک فاز ثانویه به پوشش­های اپوکسی وارد شده تا به عنوان یک روش زیست سازگار، با پرکردن ترک­ها و مهار آن­ها باعث دوام و یکنواختی پوشش­ها شود. پوشش­های اپوکسی همراه با نانو­ذرات، دارای خواص سدی و مقاومت در برابر خوردگی بالایی دارند در نتیجه کمتر پوسته پوسته می­شوند. از دیگر خواص نانوذرات، از بین نرفتن آن­ها در برابر پخته شدن است؛ در نتیجه همراه با پوشش اپوکسی، پوششی یکنواخت ایجاد می­شود (به عنوان مثال نانوذرات Fe₂O₃, Zn, SiO₂ موجب یکنواختی پوشش­های اپوکسی در برابر پخت می­شوند) ]8[. به منظور رفع مشکل کارایی نداشتن اپوکسی در دراز مدت می­توان از حفاظت کاتدی استفاده کرد. زیرا آند­ها می­توانند در دو مقطع زمانی، بر روی شناور در دو مرحله، ساخت شناور و مدتی بعد از عمر شناور که پوشش­ها اسیب دیده باشند (راه گرانی است)، نصب شوند. اما موثرترین و بهترین روش حافظت در برابر خوردگی داشتن همزمان پوشش و حفاظت کاتدی است(مرحله ساخت شناور) ]7[.

• نانو پوشش­ها با اثر انتی باکتریال:

از بین بردن آلودگی و میکروب­ها در محیط­های خاص مانند اشپزخانه یا درمانگاه­های کشتی مسافربری امری ضروری است. نانوذرات (به عنوان مثال نانو ذرات نقره و نانوذرات مس) در از بین بردن باکتری­ها و میکروب­ها با ابعاد میکرومتری می­تواند موثر­ باشد. این مواد با داشتن خاصیت انتی باکتریال در مقایسه با روش­های دیگر همانند استفاده از مواد شیمیایی و شوینده، زیست سازگار و بسیار موثرتر عمل می­کند. امروزه روکش­هایی ساخته شده است که به طور مداوم سطوح را در برابر هاگ­ها ضدعفونی می­کند و یا به صورت افزودنی به روکش­ها اضافه شده و بر روی سطح پوشش­دهی می­شود. این نانوذرات با خاصیت فوتوکاتالیستی (همانند دی­اکسید­تیتانیوم و اکسید­روی) با تابش نور خورشید به سطح آلوده باعث تجزیه آلودگی و از بین بردن آن­ها می­شوند. نقره با خواص کاتالیزوری در واکنش­های اکسیداسیون استفاده می­شود. با کوچک شدن ذرات فلز نسبت سطح به حجم ذرات نقره افزایش یافته در نتیجه یون­ها به راحتی و با سرعت بیشتری منتشر می­شود و خاصیت ضد باکتریایی آن افزایش می­یابد، در پایان با ناپایداری دیواره و غشای سلولی میکروب، میکروب­ها را می­کشد. از جمله ویژگی­های نانو ذرات نقره، عدم تغییر در خاصیت انتی باکتریال با گذشت زمان است. در صنایع کشتی­سازی معمولا نانوذرات نقره را به عنوان افزودنی به رنگ­ها اضافه می­کنند و برای رنگ امیزی درمانگاه کشتی و یا قسمت­های مورد نیاز به ضدعفونی استفاده می­شود. نانو ذرات فلز مس نیز با کوچک شدن ابعادش در مقیاس نانو خاصیت انتی باکتریالی را افزایش می­دهد، همانند نانو ذرات نقره که سبب از بین بردن میکروب­ها می­شوند ]3[.

• نانو پوشش­های مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش

یکی از مهم­ترین دلایل اسیب دیدن پوشش­های محافظت کننده (به خصوص در صنعت کشتی­سازی) تخریب فوتوشیمیایی (عامل مخرب آن اشعه ماوراء بنفش نور خورشید) است. تابش اشعه ماوراء بنفش باعث اکسید شدن و تجزیه زمینه­ی پوشش محافظت کننده و رنگ دانه­های معدنی یا آلی می­شود که باعث از بین رفتن رنگ و ترک خوردن آن می­شود. برای برطرف کردن این مشکل، از نانوذرات دی­اکسید­تیتانیوم (TiO₂) و اکسیدروی به عنوان جاذب­های معدنی جهت افزایش مقاومت پوشش در مقابل اشعه ماوراء بنفش استفاده می­شود و کارایی بهتری نسبت به جاذب­های آلی در بلند مدت دارند ]3[.

• نانو پوشش­های ضد خراش

پوشش­های رنگی با مواد افزودنی مقاوم (همانند آلومینا و سیلیکا) در برابر خراش تقویت می­شوند. این مواد در مقیاس نانو خاصیت مقاومت در برابر خراش را افزایش می­دهد و باعث براقی و شفافیت پوشش نسبت به ابعاد میکرومتری می­شود. در مقایسه بین نانو مواد آلومینا و سیلیکا، آلومینا سختی بیشتری دارد و ذرات سیلیکا نرم­تر هستند؛ بنابراین برای ایجاد مقاومت یکسان در برابر خراش، باید از نانو ذرات سیلیکا به مقدار بیشتری استفاده شود بدین منظور از ترکیب سطوح سیلیکونی و سیلیکا استفاده می­شود. علاوه بر این نانو ذرات سیلیکا بر کاهش شفافیت پوشش اثر کمتری می­گذارد ]9[.

• نانو پوشش­های ضد اتش

می­توان با افزودن نانو ذرات ضدحریق (همانند نانو ذرات TiO₂ و SiO₂) در رنگ­های پوشش­دهی و محافظت کننده استفاده کرد. زیرا باعث کاهش نرخ گسترش اتش می­شود. این نوع نانو پوشش­ها نقش مهم و اساسی را در ایمنی به خصوص در صنعت کشتی­سازی دارند]3[.

• 2-2 الکترودهای جوشکاری:

الکترودهای سلولزی به طور گسترده در صنایع مختلفی مانند صنایع نفت و پتروشیمی و… به کار می­رود. این الکترود­­ها از جنس سلولز (ترکیب شیمیایی غیر کامل از خمیر چوب)  با ایجاد مقدار زیادی گاز هیدروژن در اثر سوخت پوشش دارای قدرت یونیزه بالا، تولید انرژی زیاد و پاشیدگی و سطح جوش خشن و دود زیاد می­شود. بنابراین به دنبال بهبود این نوع از الکترود­های پرکاربرد، از نانوذرات در روکش الکترود­ها استفاده می­شود. در این نوع الکترود­ها از نانوذرات دی­اکسیدتیتانیوم به صورت یکنواخت در روکش الکترود سلولزی استفاده می­شود. این نانو ذرات در حین جوشکاری سبب افزایش و بهبود نفوذ، پایداری قوس و کاهش پاشش که از عیوب الکترودهای سلولزی است، استفاده می­شود. علاوه بر این از این الکترود­ها در جوشکاری پایه خط لوله در حالت سرازیر در صنایع دریایی استفاده می­شود ]10[.

• 2-3 سوخت:

نانوذرات به منظور بهبود بخشیدن عملکرد به عنوان افزودنی در سوخت به کار می­رود. این نانو ذرات الومینیوم یکی از مهم­ترین اجزای پر انرژی سوخت که سبب افزایش اهنگ سوختن، کوچک شدن قطر ذرات در حل سوختن، کاهش دمای احتراق و نیز کاهش مقدار و اندازه ذرات خاکستر باقیمانده می­شود. بنابراین کشتی­ها را از توقف متعدد و سوخت­گیری و حمل چندین تن سوخت بی­نیاز می­کند ]11[.

 

 

• 2-4 جاذب­های صوتی:

در کشتی­های مسافربری، شناور­های نظامی و زیر دریایی­ها، از جاذب­های صوتی استفاده می­شود. امروزه با گسترش فناوری نانو، جاذب­های صوتی نانو به عنوان محصولی جدید در راستای کاهش صداهای ناخواسته به کار می­رود. عایق صوتی نانو با ضخامت اندک و وزن مناسب سبب حفظ فضای داخلی مکان مورد استفاده می­شود و دارای ویژگی­هایی از جمله انعطاف­پذیری بالا، نصب اسان و قابلیت آبگریزی، زیبایی ظاهری به دلیل قابلیت رنگ­پذیری، کندکنندگی اتش، خود خاموش شوندگی، انتشار نیافتن گاز سمی و بدبو و رشد نکردن میکروب است ]12[.

• 2-5 باتری با ذخیره انرژی بالا:

باتری­ ذخیره­ساز انرژی، قابل شارژ در قایق­های تفریحی، زیردریایی­ها و کشتی­ها به عنوان منبع برق به کار می­رود. این باتری­ها انرژی اندکی را ذخیره می­کنند و در زمان کوتاهی در زیر آب می­مانند. اما فناوری نانو با به­کارگیری موادی همانند گرافن یا نانولوله­های کربنی، باعث افزایش انرژی ذخیره­سازی بسیار بالا، باتری­های موجود در زیردریایی­ها می­شود به­گونه­ای که ده هزار برابر زمان باتری­های معمولی در زیر آب می­مانند همچنین با کاهش وزن بسته­های باتری عملکرد بالایی را در هواپیما­های بی­سرنشین و شناور­های تفریحی کوچک پدید می­آورد ]12[.

• 2-6سرامیک:

امروزه با ورود گرافن به عنوان ماده مستحکم در ساخت سازه­های دریایی به خصوص غوطه­ور شونده­ها و زیردریایی­ها مورد استفاده قرار می­گیرد. بنابراین از این نوع سرامیک­های گرافنی با ویژگی­هایی همانند استحکام فوق العاده، وزن سبک، مقاومت بسیار زیاد در برابر خوردگی و شرایط دمایی متغییر در بدنه­ی غوطه­ور شونده در اعماق آب می­توان استفاده کرد ]12[.

• 2-7 پیل سوختی:

پیل سوختی وسیله­ای است، که انرژی شیمیایی را مستقیما به انرژی الکتریکی تبدیل می­کند. گاز هیدروژن به دلیل تمایل واکنش دهندگی بالا و عدم آلایندگی محیط زیست به عنوان سوخت در پیل سوختی به کار می­رود. در صنایع مختلفی همانند وسیله نقلیه عمومی و سواری، نیروگاه­ها، صنایع نظامی به خصوص در شناور­های زیر سطحی و زیر دریایی­ها کاربرد وسیعی دارد. امروزه با گسترش فناوری نانو و ورود آن به زمینه­های مختلف از جمله انرژی سبب بهبود پیل­های سوختی شده است. برای ذخیره­سازی هیدروژن می­توان از نانو ساختار­هایی نظیر نانو لوله­های کربنی و ساختارهای زئولیتی به خاطر سبک بودن، بی­خطر بودن و سطح فعال زیاد استفاده کرد؛ زیرا باعث می­شود به فشار کم، دمای پایین و تحمل وزن سنگین نیازی نباشد ]13[.

 

• بازار:

3-1– شرکت [2]NanoTech

پوشش­های شرکتNanoTech  ]14[   یک عنصر اساسی در حفاظت از کشتی­های بزرگ، باربری، تانکر­های بزرگ و کشتی­های شخصی است. این نوع از نانو پوشش­ها دارای ویژگی­های زیر است:

1- پوشش در طولانی مدت با دوام و سازگار با محیط زیست دریایی است 2- مانع تخریب کشتی می­شود 3- باعث صرفه جویی در زمان و هزینه می­شود. 4- دارای کاتد محافظتی و سازگار با محیط زیست است. نانو پوشش­های این شرکت به حجم  1 یا  5 Gal به فروش می­رسد.

[1] Lotus effect

[2] www.nanotechcoatings.com

 

 

3-2 شرکت [1]Nanotechnology

ساخت شرکت Nanotechnology ]15[ به طور گسترده پوشش­های نانو فناوری موجود در بازار را ارائه می­دهد. تمامی محصولات آن­ها مخصوص سطوح و مواد خالص طراحی شده­اند تا از اسیب رسیدن به انسان و محیط زیست محافظت کند. هزینه­ی مربوط به تمیز کردن و نگهداری را کاهش می­دهد و قادر به تولید انواع نانو پوشش­های ضد خوردگی، خراش، اشعه ماوراء بنفش و انتی باکتریال است ]15[.

———————

[1] www.ship-technology.com

 

 

• خلاصه مدیریتی:

فناوری نانو به عنوان یکی از علوم روز دنیا کاربرد­های فراوانی در رشته­ی کشتی­سازی و صنایع دریایی دارد و می­تواند اثرات مثبتی بر روی انواع شناور­ها از جمله کشتی­های تجاری، جنگی و صیادی و سازگار با محیط زیست بگذارد.

از جمله رایج­ترین مشکلات پوشش­های غیر­نانویی بستن خزه به بدنه­ی کشتی­ها است که باعث افزایش نیروی مقاومت در نتیجه افزایش مصرف سوخت (افزایش 40 درصدی سوخت) و هزینه­ی سالانه بیش از 200000 میلیون دلار در سال می­شود. اما بدترین اثر مخرب آن تولید گازهای گلخانه­ای مانند کربن دی اکسید ( تولید گاز کربن دی اکسید به مقدار 250 میلیون تن) است که باعث آلودگی محیط زیست می­شود. علاوه بر این خوردگی فلزات که باعث می­شود برای جبران این مشکل در کشورهای امریکایی سالانه حدود 30000 میلیارد دلار هزینه شود. بنابراین با به­کارگیری فناوری نانو می­توان کشتی­هایی با وزن کم، استحکام بالا همراه با پوشش­های مقاوم در برابر خوردگی و به صرفه از نظر اقتصادی و کاهش آلودگی داشت و با تاثیرات مستقیم و غیر مستقیمی که روی صنایع دریایی می­گذارد؛ آینده این صنعت را تعیین می­کند. با توجه به رتبه­ی جهانی ایران در حوزه­ی فناوری نانو و پیشرفت­هایی در تولید سوخت و باتری­های وابسته به صنعت نانو می­توان امیدوار بود، ایران در صنعت کشتی­سازی پیشرفت کرده و یکی از کشور­های قدرتمند در این زمینه باشد.

 

  ———————– 

مراجع:

[1] زارعی، عبدالخالد؛ زیارتی، شایان، 1395، تاثیر به کار گیری نانو تکنولوژی در صنایع دریایی با تاکید بر نمونه کاربردها، سیزدهمین همایش علمی دانشجویی مهندسی مواد و متالورژی ایران، تهران، دانشگاه صنعتی امیر کبیر.

https://www.civilica.com/Paper-SCMEMI13-SCMEMI13_220.html

[2]  افشار, عبدا…، 1367 ، بررسی و مطالعه سرعت خوردگی فلزات در آب دریا (خلیج فارس ) ، اولین کنگر ملی خوردگی ایران، تهران، دانشکده فنی دانشگاه تهران.

INCC01_INCC01_004.html-http://www.civilica.com/Paper

[3] UK Essays; Potential Applications Of Nanotechnlology In Maritime Environment Engineering Essay.

https://www.ukessays.com/essays/engineering/potential-applications-of-nanotechnology-in-maritime-environment-engineering-essay.php

[4] Photocatalysis Industry Association of Japan.

http://www.piaj.gr.jp/roller/en/category/introduction

[5] Nano Werk; Nanotechnology solutions for self-cleaning, dirt and water-repellent coatings;

http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=19644.php

[6]  منتظرری, شادی؛ زهرا رنجبر؛ سعید باستانی و پونه کاردر، 1386، کاربرد نانو فناوری در پوشش­های دریایی ضد خزه ، چهارمین همایش ملی علوم و فناوری زیر دریا، اصفهان – شاهین شهر، دانشگا صنعتی مالک اشتر.

http://www.civilica.com/Paper-CUST04_ CUST04_049.html

[7] Tezdogan, Tahsin, and Yigit Kemal Demirel. “An overview of marine corrosion protection with a focus on cathodic protection and coatings.” Brodogradnja: Teorija i praksa brodogradnje i pomorske tehnike 65.2 (2014): 49-59.

https://hrcak.srce.hr/index.php?show=clanak&id_clanak_jezik=182425

[8] Rathish, R. Joseph, et al. “Corrosion resistance of nanoparticle-incorporated nano coatings.” European Chemical Bulletin 2.12 (2013): 965-970.

http://www.eurchembull.com/index.php/ECB/article/view/802

[9] Technical Information L-NI 1, “Nanotechnology Additives”.

www.nanobyk.com

[10] Fattahi, M., et al. “Improvement of impact toughness of AWS E6010 weld metal by adding TiO2 nanoparticles to the electrode coating.” Materials Science and Engineering: A 528.27 (2011): 8031-8039.

[11]  زراعتکار مقدم، محسن؛ کبریت چی، عباس، 1394، نقش نانو ذرات آلومینیم در رفتار سوختن پیشرانه­های جامد مرکب، نشریه مهندسی شیمی ایران سال پانزدهم شماره هشتاد و پنجم، تهران، دانشگاه جامع امام حسین.

http://www.ijche.ir/issues/1395-15-85/538.pdf

[12] http://nano.ir/index.php?ctrl=paper&actn=paper_view&id=1400&lang=1

[13]  زاهدی، احسان؛ تیموری راد، آرش؛ دهنوی، احسان؛ مقدمه­ای بر پیل سوختی بر پایه نانو الیاف کربن و کاربرد ان در صنایع نوین، قرار گاه پدافند هوایی خاتم الانبیاء.

[14] https://www.nanotechcoatings.com/products/marine-coating/

[15] https://www.ship-technology.com/contractors/corrosion/nanotech-products-ship/

 

 گروه ترویج صنعتی کاربردهای فناوری نانو در صنعت برق و انرژی

ترویج صنعتی فناوری های نانو و میکرو

 =====================================================================================================================

 

 

برای دسترسی به فایل PDF کلیه گزارشات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید.

 

 

 =====================================================================================================================