فناوری نانو و نانو کامپوزیت ها

فناوری نانو و تولید مواد در ابعاد نانومتری موضوع جذابی برای تحقیقات می باشد که در دهه اخیر توجه بسیاری را به خود معطوف داشته است. نانو کامپوزیت ها نیز به عنوان یکی از شاخه های این فناوری جدید ، اهمیت بسیاری یافته اند به عنوان یک تعریف ، نانوکامپوزیت ها مواد مرکبی هستند که لااقل یکی از اجزاء تشکیل دهنده آنها دارای ابعاد در محدوده ی nm100-1 می باشد  و خود شامل سه دسته پلیمری ، سرامیکی و فلزی هستند .در مواد نانو کامپوزیت به جزء پخش شونده که به صورت الیاف، صفحات مسطح ریز، ذرات  و یا حتی حفره ها و ترکها و…. در ابعاد نانو می باشند، فاز دوم یا فاز تقویت کننده و همچنین به جزء پیوسته که می تواند در ابعاد نانومتری و یا بالاتر باشد فاز زمینه می گویند.

در سال های اخیر مواد نانوکامپوزیتی به دلیل ویژگی های منحصر به فردی مانند استحکام زیاد، وزن کمتر ، کارایی بیشتر ، دوام و پایداری عالی و نیز رفتار مناسب در برابر آتش سوزی نسبت به مواد سختی نظیر بتن آلومینیوم  دارای بیشترین کاربرد در صنایع متعددی همچون صنعت هوافضای صنعت نفت – گاز – صنایع پلاستیک ، صنعت برق و صنایع دریایی و صنعت خودروسازی می باشد.

کلمات کلیدی : نانوکامپوزیت – روش های تولید- استحکام نانوکامپوزیت

مقدمه

علم مواد نانو کامپوزیت، توجه دانشمندان و مهندسان را در سالهای اخیر به خود جلب کرده است. نتایج بررسی استفاده از بلوکهای ساختمانی در ابعاد نانو، طراحی و ایجاد مواد جدید با انعطاف پذیری و پیشرفتهای زیاد در خواص فیزیکی آنها را ممکن می سازد. قابلیت ارتقاء کامپوزیت ها با استفاده از بلوکهای ساختمانی با گونه های شیمیایی ناهمگن در رشته ها و بخش های مختلف علمی مطرح گردیده است. ساده­ترین مثالها از چنین طراحی­هایی، به صورت طبیعی در استخوان اتفاق می­افتد که یک نانوکامپوزیت ساخته شده از قرص های سرامیکی و چسبهای آلی می باشد. بدلیل این که اجزاء سازنده یک نانو کامپوزیت دارای ساختارها و ترکیبات مختلف و خواص مربوط به آنها می باشد، کاربردهای زیادی را ارائه می دهند. از اینرو موادی که از آنها تولید می شوند، می توانند چند کاره باشند. با الگو گرفتن از طبیعت و براساس نیازهای تکنولوژی های پدید آمده در تولید مواد جدید با کاربردهای مختلف در آن واحد برای مصارف گوناگون، دانشمندان استراتژی های ترکیبی زیادی را برای تولید نانوکامپوزیت ها بکار برده اند. این استراتژی ها دارای مزایای آشکاری در تولید مواد دانه درشت مشابه می باشند. نیروی محرکه در تولید نانو کامپوزیت­ها، این واقعیت است که آنها خواص جدیدی در مقایسه با مواد رایج ارائه می دهند.

مثالهایی از نانو کامپوزیت عبارتند از پوششهای متخلخل، ژل ها و ترکیبی از پلیمرها، مثل ترکیبی از فازهای با ابعاد نانو با تفاوتهای فاحش در ساختار, ترکیب و خواص می توان فازهای با ساختار نانوی موجود در نانو کامپوزیت ها را صفر بعدی (مثل خوشه های اتمی تشکیل شده)، تک بعدی (یک بعدی مثل نانوتیوپ ها) و دو بعدی (پوشش های با ضخامت نانو) و سه بعدی (شبکه های جاسازی شده) در کل مواد نانو کامپوزیت می توانند دارای خواص مکانیکی, الکتریکی, الکتریکی، نوری، الکتروشیمی، کریستالی و ساختاری باشند، نسبت به مواردی که دارای اجزاء واحد و یگانه هستند. رفتار چند کاره برای هر ویژگی بخصوص ماده اغلب بیش از مجموع اجزاء تکی می باشد.تصمیم برای بهبود خواص و پیشرفت ویژگی های مواد از طریق ایجاد نانو کامپوزیت های چند فازی مسئله جدیدی نیست. این نظریه از زمان آغاز تمدن و بشریت و با تولید مواد برای کارآمدی بیشتر برای اهداف کاربردی مورد نظر بوده است. علاوه بر تنوع وسیع نانو کامپوزیت های یافت شده در طبیعت و موجودات (مثل استخوان) , یک مثال عالی برای کاربرد نانو کامپوزیت های ترکیبی در روزگار باستان, کشف جدید ساختمان نقاشی های مایان می باشد که در دوران مسا مریکاس بوجود آمدند. توصیف حالت هنر از این نمونه های نقاشی آشکار می سازد که ساختار رنگها, متشکل از ماتریسی از خاک رس آمیخته شده با مولکولهای رنگی آلی می باشد. آنها همچنین محتوی ناخالصی های ذرات نانوی فلزی محفوظ در یک لایه سیلیکاتی بی شکل همراه با ذرات نانوی اکسیدی روی لایه می باشند. این ذرات نانو تحت عملیات حرارتی و از ناخالص بوجود می آیند (Cr , Mn , Fe) که در مواد خام مثل خاک رس موجود می باشند ولی جمع و سایز آنها خصوصیات نوری رنگ نهائی را تحت تاثیر قرار می دهد. ترکیبی از خاک رس موجود که یک سوپر لاتیک می سازد که در ارتباط با ذرات نانوی فلزات و اکسیدی پشتیبانی شده روی لایه آمورف می باشد و این رنگ را یکی از اولین مواد مرکب مشابه نانو کامپوزیت های کاربردی مدرن می سازد. نانو کامپوزیت ها را می توان ساختارهای جامدی فرض کرد که دارای خواص مکرر بعدی با اندازه نانومتری بین فازهای مختلف سازنده ساختار می باشند. این مواد متشکل از یک جامد غیرآلی (بستر یا میزبان) محتوی یک جزء آلی و یا بالعکس می باشند و یا می توانند متشکل از دو یا چند فاز آلی/ غیرآلی در چند فرم ترکیبی باشند با این محدودیت که حداقل یکی از فازها یا ترکیبات, در ابعاد نانو باشد.

هر دو روش پیچیده و ساده برای ساختن ساختارهای نانو کامپوزیت وجود دارد یک سیستم عملی نانو کامپوزیت دو فازی، مثل کاتالیزرهای پشتیبان مورد استفاده در کاتالیزر محرک (ذرات نانوی فلزی جای گرفته روی پشتیبان های سرامیکی)، می توانند بسادگی با بخار دادن فلز روی لایه و یا پراکنده کردن توسط حلال شیمیایی آماده شوند. از طرف دیگر، ماده ای مثل استخوان که دارای ساختاری سلسله مراتبی با فازهای پلیمری و سرامیکی مرکب می باشد، با تکنیکهای ترکیبی حاضر, به سختی می تواند تکثیر شود. جدا از ویژگی های اجزاء تکی در یک نانو کامپوزیت، اشتراک اجزاءبا یکدیگر در بهبود یا محدود کردن خواص کلی یک سیستم نقش مهمی بر عهده دارند.

با توجه به فصل مشترک زیاد و وسیع ساختارهای نانو, نانو کامپوزیت ها ارائه کننده فصل مشترک های زیادی بین فازهای ادغام شده تشکیل دهنده می باشند. خواص ویژه نانو کامپوزیت ها اغلب از اثر متقابل و تداخل فازهای آن در فصل مشترک ها حاصل می شوند. یک مثال عالی برای این مطلب, رفتار مکانیکی کامپوزیت های پلیمری پر شده با نانوتیوپ ها می باشد. هر چند افزودن نانوتیوپ ها می تواند امکان استحکام پذیری پلیمرها را افزایش دهد، یک فصل مشترک بـدون تـداخل فازها فقط برای بوجود آوردن مناطق ضعیف در کامپوزیت کارائی دارد و هیچ بهبودی در خواص مکانیکی آن بوجود نخواهد آمد. برخلاف مواد نانو کامپوزیت, فصل مشترک ها در کامپوزیت های موسوم, تشکیل دهنده یک شکستگی بسیار کوچکتر در فلزات بالک می باشد.

ذکر این نکته حائز اهمیت است که تحقیقات در مورد کاربرد و روشهای تولید نانو کامپوزیت ها در طول دهه اخیر در بسیاری از کشورهای دنیا و در کشور ایران گسترش یافت و در دنیای پیشرفته کنونی باعث تکامل صنایع مختلف نظیر صنعت هوا و فضا  ،صنایع خودرو سازی و صنایع پزشکی و … گریده است این پروژه در حال حاضر مروری بر سیستم های نانو کامپوزیت و نحوه فرایند تولید و خصوصیات و کاربردهای آنها دارد.

کامپوزیت

محرک پیشرفت علم کامپوزیت را می توان بدست آوردن خواص جدید برای رفع نیازهای علوم جدید با توجه به ترکیب مواد دانست. کامپوزیت ماده ای است مشتکل از چندین جزء که به صورت محکم به هم چسبیده باشد. این تعریف بسیار گسترده است و شامل بسیاری از مواد نظیر چوب، بدن انسان و … می شود. اما در صنایع و علم جدید کامپوزیت دارای تعریف محدودی می باشد. کامپوزیت ماده ای است مشتکل ازاجزای اولیه که به صورت فیزیکی به هم مخلوط شده اند و خواص بدست آمده از این اختلاط درتک تک اجزا به صورت جدا مشاهده نمی شود. این تعریف کامپوزیت را از مواد چند فازی که از ترکیب چند فاز و استحاله های فازی به وجود آمده است (کامپوزیت درجا) جدا می کند [1].
اصطلاح زمینه و تقویت کننده در علم کامپوزیت استفاده می شود. زمینه یک فاز نرمی است با قابلیت شکل پذیری انتقال حرارت و چکش خواری خوب که فاز سخت تقویت کننده دارای سختی بالا ضریب انبساط حرارتی کم می باشد را در خود جای داده است. فاز تقویت کننده می تواند پیوسته یا ناپیوسته باشد. کامپوزیت ها با توجه به فاز زمینه که می تواند پلیمر، سرامیک، فلز باشد و همچنین فاز تقویت کننده که شامل طبیعت شیمیایی آنها (اکسیدها، کاربیدها و نیتریدها) و نوع شکل آنها (الیاف پیوسته، الیاف کوتاه و ویسکرز کروی) و جهت گیری آنها و روش تولید آنها طبقه بندی می شوند. که این طبقه بندی عبارتست از:

1. کامپوزیت زمینه پلیمری
2. کامپوزیت زمینه فلزی
3. کامپوزیت زمینه سرامیکی

به دلیل اینکه این پروژه در مورد کامپوزیت زمینه فلزی است به بحث راجع این نوع کامپوزیت می پردازیم.

نانو کامپوزیت های ماتریس / سرامیکی

تلاشهای بسیاری برای توسعه دادن سرامیک های با کارائی بالا انجام می شود که برای کاربردهای مهندسی می باشند از قبیل :توربین های گازی، مواد هوا – فضا، اتومبیل ها و غیره. حتی مواد سرامیک با بهترین فرآیند تولید مورد استفاده در کاربردهای مختلف، بوجود آورنده مشکلات و مسائل بسیاری هستند. از میان آنها, مقاومت و استحکام به شکست نسبتاً پایین، کاهش خواص مکانیکی در دماهای بالا و مقاومت پائین در برابر خزش، خستگی و شوک حرارتی را می توان نام برد. تلاشهای انجام شده برای حل این مشکلات، شامل شرکت دادن فازهای ثانویه از قبیل مرز دانه های ماتریسی می باشد[2].

اخیراً موضوع نانو کامپوزیت مورد بررسی قرار گرفته است که براساس کنترل انفعالی ساختارهای نانو با شرکت دادن توزیع فاز ثانویه با سایز نانو در ماتریس های سرامیکی می باشد. توزیع و پراکندگی می تواند با عنوان های بین دانه ای و درون دانه ای توصیف شود[2].

این مواد می توانند با ورود مقدار اندکی کربن افزودنی به ماتریس سرامیکی تولید شوند. ماده افزودنی، با یک شیب غلظت یا ته نشینی (رسوب) به عنوان ذرات با سایز مولکولی یا خوشه اتمی درون دانه ها و یا در مرز دانه ها پخش می شوند. فرآیندهای بهینه می توانند به کنترل عالی ساختاری در سطح مولکولی در اکثر مواد کامپوزیتی ختم شوند. پراکندگی های درون دانه ای درصدد تولید و اصلاح نابجائی ها در طی فرآیند, آنیلینگ، سرد کردن و/ یا کنترل در جای خود اندازه و شکل دانه های مخلوط شده می باشند. این نقش پراکندگی ها, مخصوصاً در ابعاد نانو, در سرامیک های اکسیدی مهم می باشد که برخی از آنها در دماهای بالا نرم و چکش خوار می شوند. پراکندگی های نانوی درون دانه ای باید در کنترل ساختار مرزدانه ای سرامیک های اکسیدی (Al₂O₃ , MgO) و غیر اکسیدی (Si₃N₄ , SiC) نقش مهمی ایفا کند که خواص مکانیکی در دمای بالا آنها را افزایش و ارتقاء می دهد. موضوع طراحی نانو کامپوزیت ها می تواند در سیستم های کامپوزیتی سرامیک/ فلز، فلز/ سرامیک و پلیمر/ سرامیک بکار گرفته شود[2].

کاربرد نانو کامپوزیت ها

رسانایی الکتریکی- قابلیت بازیافت- پایداری ابعادی- استفاده جهت پوشش کاری قابلیت جلوگیری از نشت گازها و مایعات – درجه اعواج گرمایی بالا- خاصیت ضد احتراقی (آتشگیربودن پلاستیک یکی از مشکلات ازآنهاست). مقاومت بالا دربرابر مواد شیمیایی [5].

درسال اخیر، مواد کامپوزیتی به دلیل ویژگی های منحصر به فردی همانند استحکام زیاد ، وزن کمتر کارایی بیشتر، دوام و پایداری عالی و نیز رفتار مناسب دربرابر آتش سوزی نسبت به مواد سختی مانند فولاد بتن و آلومینیوم دارای بیشترین کاربرد درصنایع متعدی همچون صنعت هوا- فضا صنعت نفت – گاز ، صنعت پلاستیک ، صنعت برق ، صنایع در و صنعت خودروسازی می باشد [5].

نانو کامپوزیت ها برای پوشش دهی سخت

مقاومت به سایش پیشرفته, مقاومت در دماهای بالای خوب و خواص شکست پیشرفته مشخصات پوششهای خوب برای استفاده در کاربردهائی مثل ابزارهای برش می باشد [5].

بیشترین پوششهای مورد استفاده, از Cr N , Ti Al N , Tic , Tin کربن الماسی WC / C, MoS₂ و Al₂O₃ و غیره ساخته می شوند. برای پوشش های پیشرفته که در آنها اصطلاک های کمتر, طول عمر بیشتر، چقرمگی بیشتر, مقاومت حرارتی بالاتر و در برخی حالات, ظرفیت محیطی (برای مثال زیست شناسی) مورد نیاز باشند, انواع جدیدی از مواد مد نظر هستند و مانند مواد نانو کامپوزیت. ساختارهای نانو کامپوزیت مثل چند لایه ای ها و یا حتی پوشش دهی های ایزوتروپیک می توانند از نهادهائی در ابعاد نانو ساخته شوند، با خواصی برتر از مواد تک فاز این دستیابی در استفاده از نانو کامپوزیت ها یک روش جایگزین برای استفاده از مولفه ها و اجزاء آلیاژی بخصوص در مواد پوشش دهی تک فاز می باشد (برای افزایش خواصی مثل سختی) و نیز انعطاف پذیری بهتر در پوششهای چند کاره متناسب را فراهم می سازد [5].

پوششهای نانو کامپوزیت معمولاً متشکل از دو یا چند فاز به عنوان لایه های چند گانه یا به عنوان مخلوطهای چند فازی ایزوترپیک همگن می باشند و پوششهای چند لایه کلاسیک (3 تا چندین لایه) دارای ضخامت کلی چند میکرومتر می باشند و چندین لایه برای مهیا کردن چقرمگی (با منحرف کردن ترکها در فصل مشترک های متعدد) و خواصی مثل مقاومت به خوردگی (بدلیل لایه های Ti Al N) استفاده می شود. ساختن ساختارهای چند لایه همچنین فراهم کننده خواص سایشی بهتر می با شد [5].

لایه های گرادیانی نیز اغلب برای بالانس کردن (متعادل کردن) تفاوت بسیار زیاد ضریب انبساط حرارتی بین لایه های چند گانه بکار می روند که باعث تنشهای داخلی و لایه لایه شدگی در فصل مشترک بین لایه های می شوند. در پوششهای چند لایه ای در ابعاد نانو, زمانی که ضخامت هر لایه در محدوده نانومتر باشد، تاثیرات شبکه کریستالی می تواند سختی و سایر خواص پوشش را افزایش دهد.

سختی افزایش یافته چنین پوشش هائی (TiN /VN) که در آن تناوب های (دوره های) شبکه کریستالی چند نانومتر هستند, می تواند ترتیبی از مقادیر بیشتر از میزان مربوط به مواد مربوطه باشد. سختی افزایش یافته در این فیلم های چند لایه با ابعاد نانو, اساساً ناشی از ممانعت حرکت نابجائی ها در طول فصل مشترک های تیز بین دو ماده می باشد که دارای خواص الاستیکی بسیار متفاوت (بخصوص مدول های شکاف) و عدم تطابق شبکه کریستالی (کشش هم سیما) می باشند [5].

یک نکته قابل توجه این است که حتی اگر لایه های مجزا, نازک باشند (معمولاً کمتر از 5-3 nm)، افزایش سختی می تواند حذف شود. زیرا منطقه کششی اطراف نابجائی ها معمولاً خارج از لایه می افتد. همچنین، ریزی فصل مشترک نیز مکانیزم های سخت سازی را تحت تاثیر قرار می دهد زیرا نفوذهای بین لایه ای دما بالا می تواند مدول های شکاف متغییر را متاثر سازد. یک دلیل ممکن دیگر برای افزایش سختی و تفاوت شیمیایی بیشتر, تفاوتهای شیمیایی موجود در فصل مشترکها می باشد که منجر به القاء کردن تداخل ها و عکس العمل های الکترونیکی و کششی می شود [5].

برای مثال ساختارهای چند لایه TiAlN/CrN کارآمدتر از فیلم های T-i -Al -N
می باشند. تاثیر سختی حاصل از ناهماهنگی شبکه کریستالی، در دوره های چند تائی بیشتر از nm 10 بدلیل سست شدن شبکه کریستالی از بین می رود. از این رو برای کاربردهای عملی, ضخامت لایه ها در این پوششها براساس مطالب فوق طراحی می شوند تا به مقادیر سختی بهینه و خواص سایشی و مقاومت حرارتی مناسب دست یابند. در واقع، برای مصارف پوششی بسیاری, (مثل پوشش دادن برای ابزار برش) چقرمگی در دماهای کاری بالا و پایداری شیمیایی بسیار مهمتر و اساسی , تراز , فقط سختی می باشد. پوششهای تجارتی چند لایه با دوره های در ابعاد نانو وجود دارند( برای مثال, پوششهای WC-C مورد استفاده در صنعت ابزارهای برش). زمانی که پوششهای چند لایه با سایز نانو، با تغییرات لایه ای متناوب از شرایط رسوبی بخصوص (مثل اسپاتر کردن) رسوب داده می شوند، یک تاثیر الگوئی معمولاً مشاهده می شود. در ساختن ساختارهای با شبکه کریستالی از مواد مختلف با ساختارهای مختلف, اولین لایه رسوب داده شده (اعمالی) می تواند لایه های بعدی (با مواد متفاوت) را وادار به پذیرش ساختار کریستالی لایه اول کند. این مسئله, مثلاً زمانی اتفاق می افتد که, در پوششهای Ti -N/Cr₂N که در آن Cr₂N وادار به شکل گرفتن تحت ساختمان کریستالی لایه زیری Ti-N می شود (Fcc) و در Ti- N / AlN , Al N وادار به پذیرش ساختار NaCl موجود در Ti-N می شود [5].

پوشش های نانوکامپوزیتی در سیستم های هوا فضا

پوشش های سخت از قبیل Ti N و کربن الماسی Ti/C/ N  دارای مزایای مهمی در سیستم های هوا فضا هستند. جدا از خواص سختی, چقرمگی و شکست کم، این پوشش ها در مقابل سیالهای خورنده مقاوم هستند «از قبیل روغن موتور و روانسازها» که در اجزاء و موتورهای هواپیما استفاده می شوند. رسوب دهی لیزری نوسانی به کمک پاشش ذرات مغناطیس, تکنیکی مناسب برای رسوب دادن چنین پوششهایی در شرایط مختلف از قبیل شیبهای کاربردی, چند لایه ای ها و نانو کامپوزیت های دانه ای می باشند، راه حلی برای تولید پوشش های سخت با کیفیت بالا می باشد. پوشش های نانو ساختاری راهکارهای بسیاری برای کاهش تنش در پوشش های سخت و از بین بردن نایجایی های سطح مقطعی می باشد همراه با امکان کنترل کردن حرکت نابجایی با سختی سازی توزیعی یا ناسازگاری شبکه ای بین لایه های مجاور می باشد[5].

تکنیکهای بسیاری از قبیل رسوب بخار فیزیکی، رسوب دهی لیزر نوسانی و پاشش ذرات مغناطیسی فعال برای اعمال این پوشش ها استفاده می شوند. این موارد نوعاً شامل ذرات کریستالی بزرگتری می باشند (nm 50- 10) که با پوشش های کربنی آمورف ضخیمی احاطه شده اند (nm5)، اندازه ذرات به اندازه کافی بزرگ هستند که به نابجایی ها اجازه عبور دهند ولی برای جلوگیری از ترک بسیار کوچک هستند. جدایش دانه بزرگتر به ناهمسیمایی های کششی اجازه رشد و به ترک های تحت فشار اجازه رشد بین کریستالها را می دهد که منجر به تغییر شکل پلاستیک ساختگی می شود. از این رو سختی آنها بسیار بیشتر (حدود Gpa30) از مواد کاربیدی تک کریستالی می باشد و علاوه بر این عنصرهای دیگری بهبود می یابند (برای مثال پوشش های تنگستن یا کروم پوشش های جاذب نور برای مبدل های انرژی خورشیدی تولید می کنند و موادی مثل MoS₂ (Ti N / MoS₂ , Ti B₂ / MoS₂) برای پوشش های روغنکاری استفاده می شوند). سیستم های کاربید فلزی / فلز داکتیل, برای ابزار برش در نظر گرفته می شوند, زیرا فاز کاربید سختی را ارائه می دهد و فلز چقرمگی را ارائه می دهد. برای مثال کامپوزیت هایی از قبیل WC/Co و WC / TiC / Co در ابزار برش و شکل دادن استفاده می شوند [5].

نانوکامپوزیت ها درصنعت خودروسازی

همان طور که درقسمت های قبلی عنوان گردید علم و فناوری نانوکامپوزیت­ها موجب کاربردهای بسیارزیادی درعرصه های مختلف علمی و صنعتی گردیده است کاربردها فناوری نانوکامپوزیت درهمه جا همراه با هزینه کمتر، دوام عمر بیشتر، مصرف انرژی پایین تر ، هزینه نگهداری کمتر و خواص بهتر است. ازهم اکنون بازاربزرگی برای به کارگیری مواد جدید درمحصولات فعلی درحال شکل گیری است . موادی که می توانند خواص جدید و فوق العاده ای به محصولات موجود بخشیده و موجب کاهش قیمت تمام شده آنها شود. به عنوان مثال نانو لوله های کربنی با وزن بسیارکمتر و استحکام بسیاربیشتر نسبت به موادی چون فولادها بخش زیادی از صنایع را درآینده تحت تاثیر قرارخواهندداد [6].

صنعت خودروسازی صنعت بزرگی است و درکشورما نیز اهمیت زیادی برخوردار است.ساخت بدنه های سبکتر و مقاوم تر برای خودروها، ساخت قطعات موتور با عمر چند برابر، کاهش مصرف سوخت خودرو ، ساخت باتری هایی با انرژی بالا و دوام بیشتر ساخت حسگری های چند منظوره برای کنترل فرآیندهای مختلف درخودرو ، ساخت کاتالیزورهای اگزوز خودرو جهت کاهش آلودگی هوا ، ساخت لایه های خود پاک کنندگی برای استفاده در شیشه ها و آینه های خودرو و بسیاری از موارد دیگر از جمله کاربردهایی هستند که درفناوری نانوکامپوزیت درصنعت خودرو خواهد داشت [6].

نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری درصنعت هوا – فضا

این نانو کامپوزت ها که دارای فاززمینه آلی (پلیمری)و فازدوم نانومتری غیرآلی ( سرامیکی و یا فلزی)هستند بیشتر تحت عنوان مواد نانوکامپوزیت هیبریدی آلی – غیرآلی – شناخته می شوند [7].

نانو کامپوزیت­های به صورت موفقیت آمیزی درقطعات اتومبیل، تکنولوژی فضایی به کار می روند. شکل9-2 استفاده از نانو کامپوزیت زمینه پلیمری درپره فن های خروج گاز درموتور توربین های گازی را نشان می دهد [7].

نتیجه گیری

بطوری که با مقایسه انواع نانوکامپوزیتها و کاربرد آنها در صنایع هوا و فضا می توان به طور خلاصه نتایج زیر را بیان نمود :

1. نانوکامپوزیت­های سرامیکی که درآنها با تغییر دادن تدریجی نسبت توزیع ذرات نانودرماتریس درجهت های انفجاری و به صورت پیوسته می توان در صنایع فضایی به کاربرد یک مثال برای چنین موادی، توزیع SiC دریک ماتریس C ( گرافیت (پیر و لیت ) است که به عنوان سد حرارتی درسفینه های فضایی بخوبی عمل می کند که این به دلیل مقاومت عالی آن دربرابر اکسیداسیون و شوکهای حرارتی می­باشد.
2. نانو کامپوزیت های زمینه پلیمری درساخت قسمت های مختلف صنایع هوا- فضایی از قبیل ساخت تیغه های بالگرد کاربرد بیشتر را دارند.
3. اخیراً موضوع نانو کامپوزیت های سرامیکی که براساس کنترل انفعالی ساختارهای نانو با شرکت دادن توزیع فاز ثانویه با سایز نانو در زمینه سرامیکی است را می توان از جمله تلاش های بسیار برای توسعه دادن سرامیک ها با کارآیی بالا عنوان کرد که برای کاربردهای مهندسی از جمله صنایع هوا- فضا در توربین های گازی در صنایع خودروسازی کاربرد دارد. حتی مواد سرامیکی با بهترین فرآیندهای تولید دارای مشکلاتی از قبیل کاهش خواص مکانیکی در دمای بالا استحکام شکست پایین و شک حرارتی و خستگی هستند.
4. نانوکامپوزیت هایی که در پوشش های سخت مورد استفاده قرار می گیرند از قبیل TiN دارای مزایای مهمی در سیستم های هوا- فضا هستند. جدا از خواص سختی چقرمگی و شکست کم پوشش ها در برابر سیالهای خورنده مثل روغن موتور و روانسازها در اجزای موتورهای هواپیما مورد استفاده قرار می گیرند.

1. Department of Metallurgy , Indian of  science , sadhana .vol 25.  part 1&2 , February/April 2003. PP 315 – 362.
2. “Nano composite science and technology” Edited by P.M.A jayan   L.S.schadler , P.V Braun . copyright ©2003 , ISBN 3-527-30359-6.
3. M.sharifi – E.eskandari , Mechanical alloying for fabrication of advanced engineering Materials noyes publications 2001.
4. آرامی ، حامد : “بررسی و ساخت نانوکامپوزیت نانوکریستالین Al/Al₂O₃ به روش آسیاب مکانیکی در جا ، دانشگاه صنعتی شریف بهمن 1385
5. “کاربرد فناوری نانو در تقویت کامپوزیت ها و پلیمرها ” نشریه علمی ـ دانشجویی فضایی نانو، شماره سوم ، دی و بهمن 1384 ص 1 تا 15
6. رضایی اصغر ، یلدا نامخواه ،”نانو کامپوزیت ها و صنعت خودرو سازی” مجموعه مقالات هفتمین همایش علمی دانشجویی مهندسی مواد ص 251 آذر 1386
7. “سمت و سوهای تحقیقات نانو کامپوزیت کمیته مطالعات سیاست نانوتکنولوژی”
8. “Q.C.suryan yana” Mechanical alloying and Milling progress in Material science vol.46,2001,pp-110-184.
9. “الیاف کربن ” انجمن کامپوزیت ایران