به گزارش صنایع پلاستیک به نقل از وبسایت جهانی پلیمرمدیا، سبک‌سازی هر نوع دستگاه و تجهیزات در ماشین‌های حمل‌ونقل ( نظیر دوچرخه، موتورسیکلت، خودرو، کامیون، کابین تراموا، اتوبوس، کشتی، هواپیما و غیره) از سال ۱۹۸۲ به بعد به عنوان مفهوم اصلی تمام طراحان و تولیدکنندگان مطرح بوده است. از آن زمان، ردپای کربن – Carbon footprint در گرمایش جهانی بسیار جدی شد و بنابراین یکی از مفاهیم اصلی به اجرا درآمد: قطعات سبک‌تر برابر با مصرف سوخت کمتر است. ( و طبعا سوزاندن سوخت کمتر، یعنی کاهش تولید و انتشار گازهای گلخانه ای در جو زمین. ) (۱)
بر اساس این یافته‌ها، بسیاری از گروه‌های تحقیقاتی بر نوآوری‌هایی متمرکز شدند که می‌توانست به تولید قطعات سبک‌تر منجر شود. چکیده زیر که توسط «پربات رانجان میشرا» خاصه نویسی شده است، درباره موادی جدید صحبت می‌کند که به سبکی مواد اسفنجی (فوم) هستند اما می‌توان از آنها برای ساخت قطعاتی حساس تر مثل قطعات هواپیما استفاده کرد.
لینک‌های اضافی و تصاویر توسط تیم تحریریه وبسایت پلیمرمدیا تهیه شده است.
“محققان موادی را با قابلیت “نانو-معماری” و عملکرد بالا توسعه داده‌اند که استحکامی در حد فولاد کربنی دارند اما به سبکی استایروفوم هستند.” این مواد نانویی که توسط محققان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه تورنتو توسعه یافته‌اند، ترکیبی انحصاری از استحکام فوق‌العاده، وزن سبک و قابلیت سفارشی‌سازی را ارایه می‌دهند.
انتظار می‌رود این پیشرفت دامنه ای وسیع از صنایع، از صنعت خودروسازی تا صنایع هوافضا را متحول کند.
” پیتر سرلس – Peter Serles”، نویسنده اول مطالعه اخیر در این زمینه، تأکید می‌کند که مواد نانو-معماری شکل‌هایی با عملکرد بالا، مانند ساخت پل از مثلث‌ها، را در اندازه‌های نانومتری ترکیب می‌کنند. مواد نانو-معماری از اثر «کوچک‌تر- قوی‌تر» استفاده می‌کنند تا به برخی از بالاترین نسبت‌های استحکام به وزن و سفتی به وزن در بین تمام مواد دست یابند.
چالش ایده‌آل برای ماشین یادگیری
” پیتر سرلس – Peter Serles” می‌گوید: «با این حال، شکل‌ها و هندسه‌های استاندارد شبکه‌ای که استفاده می‌شوند، معمولا دارای تقاطع‌ها و گوشه‌های تیز هستند که منجر به تمرکز تنش در گوشه ها می‌شود. این مساله باعث شکست موضعی زودرس و شکست مواد می‌شود و پتانسیل کلی آنها را محدود می‌کند.»
او در ادامه می افزاید: «وقتی به این چالش فکر کردم، متوجه شدم که این یک مشکل ایده‌آل برای ماسین یادگیری است.»
+ این مطلب چکیده ای از اصل انتشار یافته آن در وبسایت جهانی پلیمر مدیا است و اگر به مطالعه ی کل آن علاقه دارید، می توانید با انتخاب “این پیوند” اصل آن با جزئیات و تصاویر بیشتر مطالعه کنید.
پانویس:
(۱) – نقش سبک‌سازی پلیمرها در کاهش تولید گازهای گلخانه‌ای در صنایع اتومبیل‌سازی و هواپیما‌سازی
استفاده از پلیمرهای مهندسی و کامپوزیت‌های پلیمری در صنایع خودروسازی و هوافضا به کاهش وزن وسایل نقلیه و در نتیجه کاهش مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانه‌ای منجر شده است. در ابتدا جایگزینی قطعات فلزی با پلیمرها صورت گرفت و بسیاری از قطعات فلزی به وسیله قطعات پلاستیک جایگزین گردیدند، اما این کافی نبود و با توجه به اینکه وزن کمتر به معنای کاهش استفاده از سوخت و تولید گازهای گلخانه ای بود، محققان و پژوهشگران سعی کردند تا قطعات پلاستیک را بهینه سازی کرده و وزن آنها را کاهش دهند در عین اینکه کارکرد و خواص آنها، مانند مقاومت در برابر حرارت، سایش، ضربه پذیری و …. کمترین تغییری پیدا کند. در حال حاضر، پلیمرهای سبک‌وزن، مانند پلی‌کربنات، پلی‌آمیدهای تقویت‌شده و کامپوزیت‌های فیبر کربن، به کاهش جرم خودروها و هواپیماها کمک کرده و بازده سوخت را بهبود می‌بخشد.
در صنعت خودروسازی، هر ۱۰٪ کاهش وزن خودرو می‌تواند مصرف سوخت را تا ۶-۸٪ کاهش دهد. استفاده از پلیمرهای مقاوم و سبک در قطعاتی مانند داشبورد، سپرها، پنل‌های درب و سیستم‌های عایق‌بندی موجب کاهش مصرف انرژی و افزایش بهره‌وری خودروها می‌شود. همچنین، تولید خودروهای الکتریکی به مواد سبک‌تر برای افزایش کارایی باتری‌ها وابسته است. {در همین زمینه مطالعه کنید: تولید مواد سبک وزن پلیمری برای جایگزینی با قطعات فلزی در صنعت خودروسازی اروپا}
در صنعت هوافضا، جایگزینی آلیاژهای فلزی با کامپوزیت‌های پلیمری باعث کاهش وزن کلی هواپیماها شده و به کاهش مصرف سوخت و در نتیجه کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن کمک می‌کند. امروزه، بیش از ۵۰٪ از ساختار هواپیماهای مدرنی مانند بوئینگ ۷۸۷ و ایرباس A350 از مواد کامپوزیتی تشکیل شده است. این که تقریبا نیمی از ساختار هواپیماهای مدرن از مواد پلیمری و کامپوزیت ها تشکیل شده اند، یک دستاورد بزرگ است، چرا که در صنعت هوافضا شما نمی توانید هیچ قطعه ای جایگزین نمایید، مگر اینکه کیفیت و خواص آن دست کم حفظ شود و یا حتا ارتفا یابد. در صنایع خودرو سازی وزن قطعات پلیمری و کامپوزیت ها، به طور متوسط چیزی بین ۲۵ تا ۳۰ درصد است.
به‌طور کلی، سبک‌سازی با استفاده از پلیمرها نه‌تنها به بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌های سوخت منجر می‌شود، بلکه یکی از راهکارهای کلیدی در کاهش اثرات زیست‌محیطی و توسعه پایدار در حمل‌ونقل مدرن به شمار می‌رود.
