استفاده از سطوح فوق آب‌گریز راهی برای کاهش اصطکاک

پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف با ایجاد پوشش‌های فوق آب‌گریز تلاش کردند نیروی اصطکاک و در نتیجه مصرف انرژی را کاهش دهند. استفاده از این پوشش‌های نانوساختار بر روی سطوح شناور در آب و همچنین سطوح داخلی لوله‌های آب می‌تواند منجر به کاهش مصرف انرژی در صنایع مختلف شود.

کد خبر: ۱۵۳۹۵۵

تاریخ: ۲۹ فروردين ۱۳۹۶ - ۰۹:۵۱

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری،در دو دهه‌ اخیر به دلیل افزایش مصرف انرژی، توجه محققان به‌سوی یافتن روش‌هایی جهت کاهش مصرف در سیستم‌های مصرف‌کننده‌ انرژی موجود جلب شده است.
اعتقاد بر این است که خاصیت فوق آب‌گریزی می‌تواند نقش مهمی در این موضوع ایفا کند. این خاصیت برای اولین بار در برگ یک نوع گیاه دارویی و برگ نیلوفر آبی مشاهده شد و به همین دلیل به اثر نیلوفری شهرت پیدا کرد. امروزه استفاده از این خاصیت به‌منظور تولید سطوح ضدآب و ضد یخ مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است.
مهندس احسان تقوایی پژوهشگر دانشگاه صنعتی شریف هدف از انجام این طرح را تولید سطوح فوق آب‌گریز به کمک نانوذرات عنوان کرد و افزود: استفاده از فناوری آب‌گریزی در تولید بدنه‌ شناورها می‌تواند موجب کاهش مصرف سوخت آن‌ها شده و قدرت مانورشان را افزایش دهد. ضمن اینکه می‌توان هزینه‌های جاری حمل‌ونقل دریایی و مسائل زیست‌محیطی مربوط به آن را به حداقل رساند.
تقوایی تشریح کرد: سطوح فوق آب‌گریز با همراه داشتن دو خاصیت زبری در ابعاد میکرو و نانو و همچنین خاصیت آب‌گریزی مولکول‌های سطح، به میزان قابل‌توجهی توانایی دفع مولکول‌های آب را دارند. از این خاصیت می‌توان در کاربردهای مختلفی از قبیل تولید سطوح ضدزنگ، خود تمیز شونده، ضد یخ و سطوح کاهنده‌ نیروی اصطکاک بهره برد. در پژوهش حاضر تأثیر هم‌زمان استفاده از میکرو و نانوذرات پوشش‌دهنده سطح را در میزان پایداری و دوام آب‌گریزی و میزان کاهش نیروی اصطکاک بررسی شده است.
در این راستا، در ابتدا اثر نانوذرات و میکروذرات مختلف و ابعاد ناهمواری سطح مورد بررسی قرار گرفته است تا بهینه‌ترین حالت انتخاب شود. پس از انتخاب ذرات مناسب برای ایجاد پوشش، ترکیب مختلف میکرو-نانو ذرات برای افزایش میزان پایداری و همچنین کاهش بیشتر نیروی اصطکاک ارزیابی شده است. در انتها پوششی که خواص ابتدایی مناسب‌تری از خود نشان داد بر روی نمونه‌ها اعمال شده و نیروی اصطکاک وارد بر آن‌ها حوضچه کشش در سرعت‌های متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است.
نتایج آزمون‌های مربوطه نشان داده‌اند که استفاده از این پوشش نانوساختار موجب کاهش نیروی اصطکاک به میزان 77/7درصد شده و زاویه تماس آب با سطح فوق آب‌گریز 158/4 است.
این تحقیقات از تلاش‌های مهندس احسان تقوایی- دانش‌آموخته‌ دوره‌ کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی شریف- دکتر علی موسوی و دکتر علی نوری بروجردی- اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی شریف- است. نتایج این کار در مجله Energy با ضریب تأثیر 4/292 (جلد 125، سال 2017، صفحات 1 تا 10) چاپ شده است.