کدام قطعات در خودروهای جدید از سرامیک ساخته شده اند؟

به گزارش سایت خبری ساعد نیوز، مقاومت حرارتی و سختی سرامیکهای پیشرفته باعث گردیده تا بتوان از این مواد در موتور خودرو و کامیون استفاده نمود.

پوششهای سرامیکی و اجزایی که کاملاً از مواد سرامیکی ساخته شده باشندکه تا به حال توسط صنایع اتومبیل سازی معرفی گردیده اند به نظر نمی رسد که تا ده سال آینده به طور جدی با مواد مرسوم رقابت نمایند.

پیش بینی می گردد که در دهه اول قرن جدید از اجزای سرامیکی و قطعات فلزی دارای پوشش سرامیکی درمحیطهایی با دمای بسیار بالا، مانند موتور خودروها استفاده گردد.

پوشش های سرامیکی و اجزای کوچک ساخته شده از سرامیک اولین اجزایی هستند که در موتور اتومبیل به کار گرفته خواهند شد.

فناوری استفاده از سرامیک در موتورهای احتراق داخلی پیشرفته (CTAHE) برنامه ای است که توسط (ORNL -Oak Ridge National Laboratory) اداره می شود.

این برنامه دارای هدف توسعه فناوری صنعتی پایه است که اجزای سرامیکی دارای قابلیت اعتماد بالا، اقتصادی و دارای دمای کارکرد بالا برای مصرف در موتورهای احتراق داخلی مدرن و سایر مبدلهای انرژی تولید نماید

در این نوشتار به بررسی برخی از کاربردهای سرامیک­ها در قسمت­های مختلف اتومبیل پرداخته شده است.

سنسورهایی از قبیل سنسور میزان باد لاستیک، سنسور میزان سوخت باقیمانده، سیستم­های کمک پارک و غیره از پیزوسرامیک­ها بهره می­برند. به عنوان مثال در سنسور میزان سوخت، یک مبدل پیزوسرامیکی در کف مخزن سوخت قرار می­گیرد که به وسیله ی اعمال یک جریان الکتریکی، امواج صوتی تولید می کند. سپس این جریان الکتریکی قطع شده و امواج صوتی تولید شده پس از برخورد به سطح سوخت درون مخزن، بازتاب می کنند. با برخورد امواج بازتاب شده به مبدل، یک جریان الکتریکی در آن ایجاد می شود و رایانه با اندازه گیری زمان رفت و برگشت موج، میزان سوخت باقیمانده را اندازه گیری می­کند. از انواع دیگر پیزوسرامیک­ها می توان به پیـزوسرامیک­های استفاده شده در سیستم­های رفاهی، مانند ماساژور صندلی اشاره کرد که از دو لایه سرامیکی که توسط یک لایه فیبر کربن از هم جدا شده اند تشکیل می شوند. یکی از این دو لایه سرامیکی توسط اعمال جریان الکتریکی منبسط شده و باعث خم شدن کل مجموعه می­شود (شبیه به آنچه در اثر تغییر دما، در ترموستات اتفاق می افتد). بدین ترتیب دریچه باز شده و جریان هوا در قسمت های مشخصی در داخل صندلی، حالت ماساژ را ایجاد می کند. مزیت عمده استفاده از این مواد نسبت به مواد فلزی ۲۰ الی ۳۰ درصد انعطاف پذیری بیشتر و وزن کمتر است.

سرامیک­های پیشرفته استحکام و مقاومت شیمیایی و حرارتی بالایی دارند. به همین دلیل از آن ها در ساخت یاتاقان­های پمپ آب و قطعات آب بندی انژکتور استفاده می شود. در موتورهای دیزل پس از فشرده سازی هوا، دمای آن به بیش از ۸۰۰ درجه سلسیوس می رسد و انژکتور باید بتواند سوخت را با فشار ۲۰۰۰ بار تزریق کند. سختی و مقاومت حرارتی و شیمیایی بالای سرامیک­ها، امکان استفاده از آن ها را در این قسمت فراهم کرده است.

موتور و روغن موتور

چندی پیش کمپانی یاماها در یک کار تحقیقاتی، برای ساخت سیلندرهای پیشرانه، از سرامیک استفاده کرد. این موتور اصطکاک بسیار پایینی داشت و حتی بدون نیاز به سیستم خنک کننده می­توانست به کار خود ادامه دهد. درنتیجه، راندمان بسیار بالایی داشت. اما استفاده از سرامیک به این شکل بسیار پرهزینه بوده و توجیه اقتصادی به همراه ندارد. راه حل، تکنولوژی متالوسرامیک است. در این تکنولوژی، روغن موتور اتومبیل با نانو ذرات سرامیکی اشباع می شود و این ذرات بسیار ریز در شرایط دمای بالا و اصطکاک زیاد درون سیلندرها، تمام پستی و بلندی­های میکروسکوپی موجود در سطح به ظاهر صیقلی سیلندر را پر کرده و با جداره ی سیلندرها پیوند می خورند. نتیجه این فرآیند به وجود آمدن سطحی با اصطکاک ۶ برابر کمتر از آینه و سختی ۱۰ برابر بیشتر از فولاد است.

ترمز

کارایی لنت­ها و دیسک­های فلزی که معمولاً از جنس فولاد هستند، در صورتی که داغ شوند دچار افت شدیدی می شود. این موضوع به ویژه در اتومبیل­های اسپرت و مسابقه ای اهمیت پیدا می کند، جایی که در سرعت­های بالا به طور مداوم و پی درپی نیاز به استفاده از ترمز وجود دارد. وجود دو خاصیت سختی و مقاومت حرارتی بالا در سرامیک­ها باعث شده تا این مواد و کامپوزیت­های کربنی آن ها به عنوان گزینه ای مناسب جهت ساخت لنت و دیسک ترمز، به ویژه در اتومبیل های اسپرت مطرح شوند. چراکه کارایی آن ها با افزایش دما کاهش نمی یابد.

باتری و سیستم های هیبریدی

این روزها در تازه های اخبار مربوط به دنیای اتومبیل گاهاً با خودروهایی با سوخت هیدروژن مواجه می شویم. در واقع باتری یا منبع تولید انرژی این خودروها از نوعی سرامیک نیمه هادی ساخته شده که به دلیل دارا بودن ساختار و ترکیب ویژه، در مجاورت هیدروژن، بخار آب و انرژی الکتریکی تولید می کند و خودرو را به حرکت در می آورد.

شیشه

شیشه ها به عنوان بخش بزرگی از خانواده ی سرامیک­های سنتی، کاربرد غیر قابل انکار و بعضاً جالب و مدرنی در اتومبیل­ها دارند. انواع سان روف­ها و سیستم­های مربوط به آن ها نظیر مجیک اسکای مرسدس بنز و سیستم های مشابه در اتومبیل های دیگر و همچنین آیینه های فتوکرومیک و الکتروکرومیک، وابسته به خواص نوری و الکتریکی منحصر به فرد سرامیک­ها هستند.

امروزه بیش از ۵۰ نوع کاربرد برای سرامیک­ها در اتومبیل وجود دارد که این تعداد رو به افزایش است. در این مقاله تعدادی از مهم­ترین کاربردها بیان شدند. از جمله کاربردهای دیگر می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ساخت پنل های محافظ برای خودروهای ضد گلوله
• کاربرد به عنوان پوشش رنگ اتومبیل برای براق و ضد خش شدن رنگ بدنه که طبق ادعای کمپانی، در خودروهای فراری استفاده می شود.
• نمایشگرها و قطعات الکترونیکی
• کاتالیزور اگزوز
• عایق الکتریکی در شمع موتور
• و غیره

در مجموع باید گفت سرامیک ها علاوه بر کاربردهای سنتی خود، امروزه در صنایعی نظیر خودروسازی، به عنوان موادی پیشرفته و با خواص الکتریکی، مکانیکی، نوری و مغناطیسی منحصربه فرد و خاص شناخته می شوند و کاربرد آن ها روزبه روز در حال افزایش است.