افزایش مقاومت و کاهش خوردگی ادوات صنعت برق با کمک فناوری نانو

به گزارش ایسنا، کارگروه ترویج ستاد توسعه فناوری نانو، گزارش صنعتی با موضوع «تاثیر فناوری نانو در بهبود عملکرد استراکچرهای برقی» را تهیه و منتشر کرده است که در آن اطلاعاتی پیرامون کاربردهای فناوری نانو در بهبود علمکرد برخی ادوات و استراکچرهای برقی درج شده است.

انتقال انرژی الکتریکی به دلیل نیاز به خطوط گسترده انتقال، نیاز به حجم زیادی از سازه‌ها و استراکچرهای فلزی دارد، ولی هزینه اولیه و همچنین هزینه نگهداری از این سازه‌ها، یکی از مشکلات اصلی صنعت برق هستند.

در حال حاضر فناوری نانو هنوز نتوانسته راه خود را به این صنعت پیدا کند، اما با پتانسیل‌هایی که تاکنون نانوذرات از خود نشان داده‌اند، به نظر می‌رسد که می‌توانند در زمینه افزایش استحکام سازه‌ها، کاهش وزن و همچنین افزایش مقاومت این سازه‌ها به خوردگی نقش شایانی ایفا کنند.

در حال حاضر محصولات نانویی ایرانی و خارجی برای جلوگیری از خوردگی تولید می‌شوند که می‌توانند مورد استفاده قرار بگیرند، اما در رابطه با استفاده از نانوکامپوزیت‌ها برای افزایش استحکام و کاهش وزن مواد مصرفی، اگرچه فناوری نانو پتانسیل بالایی از خود نشان داده، هنوز راه تحقیقاتی زیادی در پیش است و نیاز به تحقیقات گسترده‌تری وجود دارد.

اســتراکچرهای برقی یکی از اجزای جدانشــدنی سیستم انتقال برق هستند که سالانه هزینه زیادی صرف ساخت و یا تعویض آنها می‌شود. جنس این سازه‌ها بیشتر از فولاد گالوانیزه یا آلومینیوم است و معمولا وزن زیادی دارند و در آنها از مقادیر زیادی از این فلز استفاده می‌شود که به تبع، هزینه زیادی را نیز در پی دارد.

جدای از هزینه ساخت اولیه، این خطوط نیاز به نگهداری دارند، چرا که به مرور زمان ممکن است دچار خوردگی و آسیب شوند.

با ورود فناوری نانو در چند سال گذشته و معرفی شدن نانو کامپیوزیت‌ها به نظر می‌رسد این فناوری نوین می‌تواند نقش بزرگی در بهبود عملکرد این استراکچرها و کاهش هزینه‌های این صنعت قدیمی ایفا کند.

بهبود عملکرد فلزات با نانو

در بسیاری از موارد که نانو مواد برای بهبود عملکرد دیگر مواد مورد استفاده قرار می‌گیرند و نقشی که فناوری نانو در استراکچرهای برقی دارد، عمدتا از طریق کامپوزیت سازی اعمال می‌شود؛ چرا که کامپوزیت سازی یکی از بهترین روش‌ها برای بهبود عملکرد مواد است که امروزه تقریبا در همه جا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

از کاه‌گل که یکی از اولین کامپوزیت‌ها است گرفته تا کامپوزیت‌های پیشرفته امروزی همگی برای بهبود عملکرد مواد استفاده می‌شود تا موجب تقویت خواص مورد نظر شود.

دو بخش اصلی کامپوزیت‌ها شامل “ماده زمینه” و “ماده تقویت کننده” است. ماده زمینه در واقع پایه اصلی کامپوزیت است. به هر دلیل این ماده برای کاربرد انتخاب شده باشد، ولی ممکن است در زمینه یک یا چند ویژگی خاص دچار نقصان شود که در این حالت ماده دیگری به نام تقویت کننده می‌تواند به این زمینه اضافه شود. ماده حاصل یک کامپوزیت است که خواصش از هر دو مواد اولیه بهتر است.

بر این اساس سالانه مقادیر زیادی فولاد برای ساخت این استراکچرها مورد استفاده قرار می‌گیرد که یکی از اصلی‌ترین خرج‌های حوزه انتقال برق به شمار می‌رود و فناوری نانو می‌تواند با افزایش دادن استحکام این سازه، زمینه را برای کاهش مقدار مصرف آنها فراهم کند و در نتیجه می‌توان با وزن کمتری از نانو کامپوزیت‌ نسبت به فلز قدیمی به همان استحکام و ساختار پیشین دست یافت.

راه دیگری کــه این فناوری می‌تواند منجر به افزایش طول عمر این استراکچرها شود، جلوگیری از خوردگی آنها است. پوشش‌ها و کامپوزیت‌های ضدخوردگی نانو می‌توانند منجر به افزایش طول عمر این ساختارها و در نتیجه کاهش هزینه‌های مربوط به نگهداری آنها در درازمدت شوند. به‌ویژه این مساله برای استراکچرهایی که در نزدیکی نواحی دریایی هستند، بیشتر کاربرد دارد.

افزایش استحکام ادوات برقی با نانو

یکی از معروف‌ترین ساختارهای نانویی که برای بهبود استحکام مورد استفاده قرار می‌گیرند و در حال حاضر کاربردهای زیادی دارند، نانو لوله‌های کربنی هستند. این مواد همان ساختارهای گرافنی (تک لایه اتمی کربن) هستند که به صورت لوله شده قرار دارند.

نانو لوله‌های کربنی دارای استحکام کششی بسیار بالایی و استحکام چندین برابری نسبت به فلزات هستند و وزن آنها نیز به شکل محسوسی از فلزات پایین‌تر است. همین موضوع نیز آنها را به گزینه‌ای مناسب برای کامپوزیت کردن بــا فلزاتی مانند فولاد تبدیل می‌کند.

پیشگیری از خوردگی با نانو

خوردگی فرایندی است که باعث تبدیل یک فلز به یک ساختار شــیمیایی پایدارتر مانند اکسید، هیدروکسید یا سولفید می‌شود. این مشکل یکی از چالش‌های اساسی در صنایعی است که با فلزات سروکار دارند.

از آنجایی که می‌توان گفت خطوط انتقال برق در تمامی اقلیم‌های مختلف وجود دارند و استفاده می‌شوند، در نتیجه لازم است که مواد مورد استفاده در آنها از مقاومت به خوردگی مناسبی برخوردار باشند تا بتوانند شرایط جوی و اقلیمی مختلف را تحمل کرده و تخریب نشوند.

این نکته حائز اهمیت است که ایران دارای اقلیم‌ها و شرایط جوی مختلف است و همین موضوع نیز اهمیت توجه به مساله خوردگی را دو چندان می‌کند. خوردگی یکی از مواردی است که فناوری نانو می‌تواند کمک زیادی به صنعت انتقال برق و به‌ویژه دکل‌های فلزی انتقال برق کند.

تا کنون نانوذرات مختلفی برای افزایش مقاومت به خوردگی معرفی شده‌اند که از جمله آن می‌توان به نانوذرات حاوی روی و نانوذرات بر پایە گرافن اشــاره کرد.

در حال حاضر پوشش‌های نانویی مختلفی نیز ســاخته شده‌اند که می‌توانند باعث افزایش مقاومت به خوردگی این سازه‌های انتقال برق شوند. پوشش‌های ضد خوردگی هــم در خارج از کشور و هم در داخل ایران تولید می‌شوند.

انتقال انرژی الکتریکی به دلیل نیاز به خطوط گسترده انتقال، نیاز به حجم زیادی از سازه‌ها و استراکچرهای فلزی دارد. هزینه اولیه و همچنین هزینه نگهداری از این سازه‌ها یکی از مشکلات اصلی صنعت برق است و در حال حاضر فناوری نانو هنوز نتوانسته است راه خود را به این صنعت باز کند، ولی با پتانسیل‌هایی که تاکنون نانو ذرات از خود نشان داده‌اند، به نظر می‌رسد که این مواد می‌توانند در زمینه افزایش استحکام سازه‌ها، کاهش وزن و همچنین افزایش مقاومت این سازه‌ها به خوردگی نقش شایانی ایفا کنند.

در حال حاضر محصولات نانویی ایرانی و خارجی برای جلوگیری از خوردگی تولید می‌شوند که می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند، اما در رابطه با استفاده از نانو کامپوزیت‌ها برای افزایش استحکام و کاهش وزن مواد مصرفی، اگرچه فناوری نانو پتانسیل بالایی از خود نشان داده است، هنوز  راه تحقیقاتی زیادی در پیش است و نیاز به تحقیقات گسترده‌تری وجود دارد.

انتهای پیام