فناوري نانو به تکنيک طراحي، توصيف، توليد و کاربرد ساختار، ابزار و سيستم ها در مقياس نانو اطلاق مي شود. این فناوري با کنترل ابعاد و ساختار ماده در دامنه 1 تا 100 نانومتر ویژگي­هاي جدید و بي نظيري را به ماده مي دهد. نانو فناوری، فناوري جديدي است كه همه دنيا را فرا گرفته است و به بياني دقيق­تر مي­توان گفت كه نانوفناوری بخشي از آينده نيست بلكه همه آينده است . از آنجا که این فناوری، یک رویکرد جدید به همه علوم و فنون می­باشد و همچنین با توجه به بخش های مختلف صنعت، فناوری نانو کاربردهای گسترده­ای در صنایع ساختمان، لوازم خانگی، تزئینی و صنایع وابسته یافته است.

در صنعت ساختمان، لوازم خانگی، تزئینی و صنایع وابسته، استفاده از نانوپوشش­ها از دو بعد حائز اهمیت است. در وهله اول حفظ و نگهداری محصولات تولیدی در برابر خوردگی و عوامل مخرب دیگر، از موارد مهم و تاثیرگذار در افزایش راندمان اقتصادی  است که بی­اعتنایی به این مسائل سبب بالا بردن هزینه ها­­ی تولید و کاهش رضایت مشتری خواهد شد. در مرحله بعد، بهبود کیفیت محصولات تولیدی از لحاظ ظاهری بسیار حائز اهمیت می­باشد. امروزه حوزه ساختمان، لوازم خانگی و تزئینی به دلیل ارائه راه­حل­های جدید و پیشرفته جهت افزایش سود­دهی، جلب رضایت مشتری و افزایش کیفیت محصولات بسیار مورد توجه می­باشد. پتانسیل­های بالای فناوری نانو به خصوص در شاخه نانوپوشش­ها باعث شده است که بخش فراوانی از فعالیت­های تحقیق وتوسعه کمپانی­های بزرگ به استفاده از این فناوری معطوف شود.

 

• چند چالش­ مهم در صنعت ساختمان، لوازم خانگی، تزئینی و صنایع وابسته

از چالش­های مطرح در صنایع فوق می­توان به تخریب سطوح محصولات تولیدی به موجب عواملی مانند اصطکاک، خوردگی و همچنین شرایط محیطی اشاره کرد. در کنار عوامل ذکر شده، بحث زیبایی و جلوه­های ظاهری پوشش و کیفیت مطلوب محصول از مهمترین­ چالش­ها در این صنایع می­باشد. از این­رو برای حل این چالش­ها، طراحان با استفاده از «مهندسی سطح»[1] و اعمال فرایندهای پوشش­دهی توانسته­اند درصد تخریب قطعات را کاهش و زیبایی محصولات را افزایش دهند. فناوری نانوپوشش به­دلیل ماهیت نانویی بودن پوشش، خواص متفاوت و منحصر به فردی به قطعه خواهد بخشید. افزایش فوق­العاده سختی، ضریب اصطکاک پایین، کاهش زبری سطح، بهبود مقاومت به خوردگی از جمله این خواص می­باشد تا در نهایت یک ساختار سطحی هموار بر روی قطعات ایجاد گردد تا موجب بالا رفتن عمرکاری، بازدهی و توان بالاتر و همچنین زیبایی منحصر به فرد در قطعات ­شود. برای آشنایی بیشتر با نانوپوشش­ها، در ادامه تعریف و سپس انواع آنها از لحاظ ساختاری آورده شده است.

• انواع نانوپوشش­های سخت و مقاوم

نانوپوشش­ها به دسته­ای از روکش­ها اطلاق می­شود که دارای دو ویژگی زیر باشد:

• در یکی از اجزای آن (ساختار یا اجزای سازنده) دارای ابعاد بین 1 تا 100 نانومتر باشد.
• نسبت به حالت متداول دارای خواص ویژه و منحصر به فردی باشد. مانند خواص مطلوب مقاوم به سایش، فرسایش و خوردگی

 

• برخی کاربردهای مهم تجاری­شده نانوپوشش­های تزئینی

میزان کاربرد نانوپوشش­ها در کشور سوئیس در بخش محصولات لوکس 35% می­باشد. این بخش کاملا به کاربرد­ نانوپوشش­های تزئینی در صنایع مختلف مانند صنعت ساعت­ اختصاص می­یابد. لازم به ذکر است که کاربرد نانوپوشش­های تزئینی نه تنها به بخش لوکس اختصاص نمی­یابد بلکه در سایر بخش­ها نیز می­توان از این پوشش­ها استفاده کرد. از این­رو میزان کاربرد پوشش­های تزئینی در صنایع مختلف این کشور تا سال 2008 بیش از 45% بوده است. از سال 1995 تا 2008 میزان 5 میلیون یورو افزایش برای بخش نانوپوشش­های تزئینی اعلام شده است.

شرکت هازر^[2] از زیرمجموعه­های IHI Group از جمله شرکت­های پیشتاز در زمینه پوشش­دهی قطعات در دنیا می­باشد. از جمله مزایای بهره­گیری از لایه­های سخت به عنوان پوشش­های تزینی می­توان به عمرکاری طولانی­تر، تنوع رنگ­های فلزی و براق، مقاوم در برابر خراش و سازگاری با محیط زیست آن­ها اشاره کرد.

قطعات و محصولات مورد نظر برای اعمال پوشش­های تزئینی

اجزای داخلی و خارجی خودروها	دستگیره­های در
محصولاتی مانند تلفن­های همراه، رایانه­ها و دوربین­ها	فریم عینک­ها
جواهرات و ساعت­ها	کاشی، سنگ و سرامیک
لوازم حمام	سلاح­ها

نانوپوشش­های شرکت اورلیکون و خواص آن­ها

	BALINIT® CHI	BALINIT® DLC	BALINIT® DLC	BALINIT® DLC	BALINIT®		BALINIT®
مواد پوشش	PVD	DLC	DLC	DLC	PVD		PVD
میکروسختی (Hk 0.01)	1750	2500	2500	2000		2400	2400
ضخامت (mµ)	1-4	1-4	1-4	1.5-4		1-3	1-3
ضریب اصطکاک (در محیط خشک)	0.5	0.1-0.2	0.1-0.2	0.1-0.2		–	–
رنگ پوشش	خاکستری-نقره­ای	زغال­سنگی	مشکی	مشکی سیر		طلایی کم رنگ 1N14	طلایی زرد رنگ 2N18

 

شرکت آیون باند^[3] برای پوشش­های تزئینی دسته­بندی جالبی مشخص نموده است. در این دسته­بندی پوشش­های تزئینی به دو بخش لوکس و بخش پوشش­های دکوری و ورزشی تقسیم شده است. در زیر به ارائه این دسته­بندی پرداخته شده است:

1.4.         پوشش­های دکوری

پوشش­های تزئینی Decobond™ یک طرح و ظاهر عالی به محصول می­بخشد. رنگ­های جذاب (بیشتر طیف­های رنگی) با جلوه­ای فلزی و افزایش محافظت در برابر خراش و سایش و همچنین افزایش طول عمر محصولات از جمله ویژگی­های استفاده از این پوشش­هاست که بسته به نوع زیرلایه می­توان لایه­نشانی کرد. از دیگر ویژگی­های این نوع پوشش به سختی بالا، مقاومت به ضربه، خنثی بودن شیمیایی، لکه­دار نشدن و غیر حساسیت­زا بودن آن­ها می­توان اشاره کرد.

رنگ­های استاندارد پوشش­های PVD.

1.1.4.    ورزشی و سرگرمی

پوشش­های تزئینی اعمال شده بر روی وسایل ورزشی مانند وسایل بازی گلف، اتصالات قایق­ها، چاقوها، ماهیگیری و لوازم جانبی، فریم عینک آفتابی، اجزای دوچرخه و ابزارآلات موسیقی موجب افزایش مقاومت به سایش، کاهش ضریب اصطکاک و در نهایت باعث افزایش عمرکاری آن­ها خواهد شد.

پوشش­دهی چوب گلف.

2.1.4.      تزئینات داخلی

پوشش­های DecobondTM به عنوان یک راه­حل به طراحان معرفی می­گردد. ترکیبی ار رنگ­های فلزی و مشکی به کمک طراحان خواهد آمد تا یک طرح بی­نظیر اجرا شود. از ویژگی­های استفاده از این پوشش­ها در زیباسازی سازه­ها و طرح­های داخلی می­توان به کاهش هزینه نگهداری، افزایش عمرکاری و تمیزکاری راحت آن­ها اشاره کرد. هتل­ها، مکان­های عمومی و فروشگاه­ها و غیره که برای استفاده در مدت طولانی طراحی می­شوند مستعد استفاده از این پوشش­ها می­باشند. این پوشش­ها تحت محیط­های ساینده و خوردنده شدید،  لکه­دار، محو و یا کم رنگ نمی­شوند. همچنین بعد از ماه­ها و سال­ها برای بازگشت به حالت درخشنده اولیه نیاز به سنباده­کاری ندارند. رنگ­های انتخاب شده در طراحی جت­ها، کابین کلاس اول در خطوط هوایی، لیموزین­ها و مکان­های سرگرمی، قایق بادبانی و کشتی­های کروز لوکس برای جلب نظر افراد و زیبایی بیشتر آن­ها بسیار موثر می­باشد.

کاربرد نانوپوشش در تزئینات داخلی

3.1.4.      تزئینات معماری

پوشش PVD DecobondTM برای طراحی قطعات و اجزای خارجی و داخلی ساختمان مورد استفاده قرار می­گیرد. حتی در صورتی که این پوشش­ها در شرایط خشن متداوم مورد استفاده قرار گیرند، با حداقل هزینه می­توان آن­ها را تمیز نگاه داشت. برای مثال در لوازم حمام و آشپزخانه، محیط­های نیاز به تمیزکاری داخلی و خارجی، دستگیره درها، کلیدهای پنل­ها و علائم، می­توان از این پوشش­ها بهره جست.

پوشش­دهی قطعات مورد استفاده در حمام.

 

لایه­نشانی شیرآلات.

پوشش­دهی دستگیره­های در.

پوشش­دهی قاشق و چنگال با پوشش­هایی نظیر TiN.

پوشش­دهی میزها و صندلی­ها با نانوپوشش­هایی نظیر TiN، TiCN، DLC و غیره.

پوشش­دهی درب­ها و محفظه آسانسور.

2.4.         پوشش­های لوکس

پوشش­های DLC و ADLC لایه نشانی شده به روش PACVD جهت افزایش مقاومت به سایش در انواع موتورها استفاده می­گردد. هم­اکنون از این پوشش­ها به عنوان پوشش­های تزئینی در لایه­نشانی کالاهای لوکس مانند ساعت­ها، جواهرآلات و قطعات مدرن استفاده می­شود. سختی عالی، ترکیبی از مقاومت به سایش، ضربه و خراش مناسب با جلوه­ای از رنگ مشکی فلزی یک پوشش ایده­آل برای لایه­نشانی کالاهای لوکس است [2].  پوشش Decobond™ لایه­نشانی شده به روش PVD خواص مشابه پوشش DLC دارد با این تفاوت کرد که این پوشش محدوده­ی رنگ­های فلزی از خاکستری، نیکل و طلایی تا برنجی و مسی را دارا می­باشد. لازم به ذکر است که این پوشش­ها در کنار خواص ذکر شده، خواصی مانند خنثی بودن از لحاظ شیمیایی، بی­بو و ضد آلرژی را نیز دارا می­باشد [2].

1.2.4.       پوشش­دهی ساعت­ها

شرکت آیون باند پوشش­ Diamondblack™ ایجاد شده به روش PACVD و پوشش سری Decobond™ را به شرکت­های سوئیسی سازنده ساعت ارائه می­دهد.

 

ساعت پوشش­دهی شده توسط شرکت آیون باند.

برخی زیورآلات لایه­نشانی شده با پوشش­های تزئینی.

اجزای پوشش­دهی شده یک ساعت.

 

3.4.          کاربردهای دیگر

پوشش سری Decobond™ شرکت آیون باند به سبب رنگ­ها و طرح­های مختلفی که دارد، کاربردهای متنوعی یافته است. از پوشش طلایی TiN  می­توان در پوشش­دهی مجسمه­ها استفاده نمود و یا از پوشش­های مانند DLC، AlTiN و سایر پوشش­ها با توجه به رنگ مورد نظر در طراحی داخلی خودروها استفاده نمود.

کاربرد نانوپوشش­ها در لایه­نشانی مجسمه­های دکوری.

 

کاربرد پوشش­های تزئینی در خودروها.

5.     کاربرد نانوپوشش­ها در صنعت ساختمان و لوازم خانگی

به دلیل تنوع رنگ­ها، خواص و مزایای عالی، سهولت در لایه­نشانی بر روی انواع فولاد­ها، کاشی­ها، سنگ­ها و چینی­ها و همچنین صرفه اقتصادی در استفاده از فناوری نانوپوشش­ها، از این­رو نانوپوشش­ها استفاده گسترده­ای صنعت ساختمان و لوازم خانگی دارند. شرکت­های تولیدی بزرگ لوازم خانگی و ساختمانی با آگاهی از مزایای نانوپوشش­ها یا با راه­اندازی خطوط لایه­نشانی از این فناوری استفاده می­نمایند یا با انعقاد قرار داد با شرکت­های پیشتاز در این حوزه اقدام به ارائه محصولات خود با نانوپوشش­ها می­کنند. از جمله شرکت­های بزرگ و مطرح در لایه­نشانی پوشش­های تزئینی در دنیا برای صنعت لوازم خانگی و ساختمان می­توان به شرکت i-dsp  اشاره نمود. این شرکت با ابداع نانوپوشش­ها با طرح­ها و رنگ­های مختلف توانسته است بازار بزرگی را در دنیا برای محصولات خود کسب کند. در ادامه به ارائه انواع نانوپوشش­ها تزئینی در صنعت ساختمان و لوازم خانگی پرداخته ­می­شود.

 

اعمال نانوپوشش­ها بر روی فولاد زنگ­نزن.

صفحات لایه لایه رنگی نانویی که در شرکت i-dsp به N.C.Cها معروفند با بهره­گیری از فرایند الکتروشیمیایی ایجاد می­شود. پوشش N.C.C پوشش هیبریدی از لایه­های آلی-غیرآلی است که در کنار خواص ضدباکتری، ضدآلودگی و ضد اثر انگشت برای فولادهای زنگ­نزن، زیبایی را نیز به همراه دارد. در جدول زیر نتایج آزمون بررسی خواص ضدباکتری برای این پوشش آورده شده است.

خاصیت ضد اثر انگشت برای پوشش N.C.C

 

نتایج آزمون بررسی خواص ضدباکتری برای برای پوشش N.C.C

باکتری	نمونه آزمایشگاهی	تعداد باکتری	نتیجه بعد از 24 ساعت	نسبت خودداری[4]
E. Coli	STS	3.9 × 105	1.5× 106	–
	NCC STS		10≥	99.99%
S. aureus	STS	2 × 105	9.3 × 105	–
	NCC STS		10≥	99.99%

 

سطوح لایه­نشانی شده لوازم خانگی با پوشش N.C.C.

استفاده از پوشش VERMAX در لایه­نشانی لوازم آشپزخانه.

 

پوشش­های EMBO-PATERN که در رنگ­ها و طرح­های مختلف لایه­نشانی می­شوند. این پوشش­ها را می­توان بر روی سیل­ها، طرح­های داخلی، دیوارها و بخش­هایی که نیاز به پوشانده شدن دارند، بر روی چوب و فولادهای زنگ­نزن ایجاد کرد.

طرح و رنگ برای پوشش­های EMBO-PATERN (VERNOX) .

تصاویری از کاربرد پوشش EMBO-PATERN

پوشش VERNIUM

برای پوشش­دهی دستگیره­ها و نرده­ها از پوشش­های PVD می­توان استفاده کرد. این پوشش­ها به دلیل دارا بودن رنگ­ها و طرح­های مختلف بسیار مورد استقبال واقع شده­اند.

پوشش­دهی دستگیره­ها و نرده­ها .

از کاربردهای جالب پوشش­های سخت در زمینه تزئینی، استفاده از این پوشش­ها در سازه­هاست.

پوشش­دهی ابزارهای مورد استفاده ساختمان.

 

در سال­های اخیر پوشش­دهی کاشی­ها، سرامیک­ها، سنگ­ها، شیشه­ها، چینی­ها، نوار حاشیه و سیگاری نیز با استقبال زیادی مواجه شده است. شرکت یارنیکان صالح با بهره­گیری از فرایند ARC PVD اقدام به پوشش­دهی موارد مذکور کرده است.

نمونه­ای از کاشی­ها پوشش­دهی شده.

خلاصه مدیریتی گزارش

در سال­های اخیر با توجه به پیشرفت چشمگیر فناوری نانوپوشش­ها در کشور امید است تا بتوان با بهره­گیری از این فناوری مشکلات موجود در مواجهه با خوردگی، خراش و زیبایی محصولات را در صنعت ساختمان، لوازم خانگی، تزئینی و صنایع وابسته را مرتفع کرد.

بدون شک در حوزه فناوری نانوپوشش­ها، بخش پوشش­های تزئینی جزء پردرآمدترین بخش­هاست. صنایع ساختمان، لوازم خانگی و تزئینی از جمله صنایع فعال در کشور می­باشند. استفاده فناوری نانوپوشش­ها به عنوان مرحله نهایی برای زیباسازی محصولات با توجه به جلب نظر مشتریان و همچنین افزایش عمرکاری محصولات در مواجهه با فرایندهایی همچون خوردگی و خراش باعث افزایش بهره وری و سود در این صنایع خواهد شد. در این گزارش سعی شد تا با نگاهی به فناوری پوشش­دهی با استفاده از فناوری نانو، توانایی­های موجود در این حوزه از صنعت در دنیا مرور نمود و با بهره­گیری از آن، در راستای حل مشکلات موجود در داخل کشور تلاش نمود.

در این رهگذر کارگروه صنعت و بازار ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، «مرکز توسعه نانوپوشش» را تاسیس نموده است. هدف این مرکز حل مشکلات صنعت در حوزه سایش، فرسایش و خوردگی با تاکید بر توان فناوری داخلی می باشد. لذا برای دستیابی به این مهم سازندگان تجهیزات لایه­نشانی و مراکز خدمات فناوری را گرد هم آورده است تا بتواند از طریق حمایت­های مالی و معنوی خود مسیر رسوخ فناوری نانوپوشش در صنایع کشور را هر چه بیشتر تسهیل نماید.

معرفی مرکز توسعه نانوپوشش

مرکز توسعه نانوپوشش یکی از زیر مجموعه­ های کارگروه صنعت و بازار ستاد ویژه توسعه فناوری نانو در سال ۱۳۹۲ با هدف رسوخ فناوری نانوپوشش­ ها در صنایع و شرکت­های متقاضی و همچنین هدایت و حمایت شرکت­ های فناور در حوزه نانوپوشش تشکیل شد. در حال حاضر این مرکز با ارائه خدماتی همچون مشاوره و عارضه­ یابی، مهندسی، تحقیق و توسعه، آموزش تخصصی و حمایت­ های مالی ویژه در صدد بهره­ مندی صنایع و شرکت­ های متقاضی از  این فناوری می­ باشد. اهداف مهم این مرکز به قرار ذیل است:

• آشنایی صنایع با پتانسیل­ های بالقوه و بالفعل فناوری نانوپوشش
• ارائه خدمات فنی، مشاوره­ای، تحقیق و توسعه ای به صنایع
• حل مشکلات صنعتی موجود با تکیه بر توانمندی فناوری
• رسوخ، بکارگیری و توسعه فناوری نانوپوشش در صنایع
• کمک به فناوران جهت عرضه فناوری به صنعت
• بازارسازی و بازار یابی فناوری نانوپوشش
• کمک به افزایش بهره ­وری صنایع از طریق بکارگیری فناوری نانوپوشش
• رصد آخرین تحولات جهانی در حوزه پژوهشی و صنعتی فناوری نانوپوشش

صنایع علاقمند به آشنایی با خدمات این مرکز و نیز بهره­مندی از آن می­توانند به وب­سایت مرکز توسعه نانوپوشش ایران به نشانی www.NanoCoating.ir مراجعه نمایند.

[1] – در «مهندسی سطح» با اعمال فرایندهایی و با ایجاد روکشی از موادی بسیار سخت بر تجهیزات (بسته به روش مورد استفاده با ضخامت قابل کنترل بین 1  تا 100 میکرومتر)، امکان افزایش سختی و مقاومت قطعات در برابر سایش و خوردگی وجود خواهد داشت.

[2] Hauzer

[3] Ionbond

[4] Restraint Ratio

 

————————————————–

تهیه و تنظیم:

• مرکز توسعه نانوپوشش گروه صنعت و بازار با همکاری بخش ترویج صنعتی ستاد توسعه فناوری های نانو و میکرو

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

[جهت دسترسی به گزارش نهایی محصولات و شرکتهای دارای گواهی نانومقیاس ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو به «کتب مرجع محصولات و تجهیزات نانو و صنعت» به نشانی (INDnano.ir/category/book) مراجعه کنید]

[همچنین برای دانلود فایل PDF کلیه گزارشات بهمراه جزئیات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی رسانه تخصصی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید]

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