نانو ذرات و فیلتر هوا

نانوذرات دی اکسید تیتانیوم، عضوی از خانواده بزرگ نانوذرات می‌باشند که به سبب ایجاد خاصیت خودتمیزکنندگی برای سطوح، از ابتدای شکل‌گیری فناوری نانو، مورد توجه ویژ‌ه‌ای واقع شده‌اند. از این مواد می‌توان برای ساخت شیشه‌ها و آجرهای خودتمیزکن در نمای ساختمان‌ها استفاده کرد. علاوه بر این با پوشش‌دهی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم بر زیرلایه‌های مناسب، می‌توان فیلترهای کارآمدی برای تصفیه هوا، آب و فاضلاب ساخت

گروه نانوذرات و پوشش‌های نانومتری دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شریف، از سال 1383 بر ساخت نانوذرات دی اکسید تیتانیوم، تثبیت آن بر روی سطوح متخلخل (برای کاربری‌های فتوکاتالیستی) و استفاده در سیستم‌های تهویه هوا تمرکز نموده، که حاصل آن تولید نیمه‌صنعتی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم است. دکتر محسن خواجه امینیان، از اعضای این گروه و در قالب پروژه دکتری خود، مرحله آزمایشگاهی ساخت این نانوذرات را به روش شیمیایی انجام داده ‌است.

در این پژوهش، ابتدا نانوذرات به شکل کریستالی در محلول آبی تهیه شده و اندازه ذرات، میزان پایداری و جذب نور، برانگیختگی و خواص فتوکاتالیستی آنها اندازه‌گیری گردیده ‌است. سپس به روش شیمیایی و به نحویکه میزان پایداری مناسبی داشته باشند، بر روی سطوح متخلخل پوشش‌دهی شده‌اند. وی هم‌اکنون، به منظور کمینه‌سازی کاهش بازدهی، مشغول تحقیق بر روی روش‌های پوشش‌دهی جایگزی می‌باشد.  

 این پروژه با راهنمایی‌ آقای دکتر تقوی‌نیا و خانم دکتر ایرجی‌زاد مساعدت آقای دکتر مهدوی (استاد مشاور) و همکاری خانم‌ها چاووشی و رحمان سرشت، طی مدت 2 سال انجام گردیده و مرکز صنایع نوین و دانشگاه صنعتی شریف از حامیان اصلی پروژه بوده‌اند.  

 خواجه امینیان، مشکل خود را در مرحله پژوهش، کمبود تجهیزات آزمایشگاهی و در مرحله توسعه، عدم ریسک‌پذیری صنایع خصوصی در سرمایه‌گذاری و تولید این محصول عنوان کرد. وی مدیریت صحیح تحقیقات در زمینه نانو فناوری در کشور را عامل مهمی در کاربردی‌ شدن نتایج پژوهش‌ها عنوان کرد و با اشاره به تولید صنعتی دستگاه‌های فیلتر هوا با پوشش‌ نانوذرات، در کشور‌های صنعتی، خواستار تلاش بیشتر ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، برای شفاف سازی فضای تحقیقاتی کشور در این حوزه شد

فیلتر و آلودگی هوا
   عامل مهم دیگر در ایجاد دوده، فیلتر هوا است.

 اگر فیلتر هوا، کثیف یا نامناسب باشد، تناسب هوا و سوخت بهم می خورد و موجب ورود هوای ناکافی می شود. به همین دلیل عمل تعویض فیلتر هوا در هنگام هر تعویض روغن در جلوگیری از ایجاد دوده، از اهمیت بالایی برخوردار است. در جا کارکردن موتور یکی دیگر از عوامل مؤثر در بهم خوردن نسبت سوخت و هوا و در پی آن ایجاد دوده است. دوده، یکی از عوامل مؤثر در تولید لجن است که پس از عبور از جداره رینگ و پیستون وارد روغن شده و همراه با آب و روغن و ذرات خارجی دیگر موجب تولید لجن می شود.
  ترکیدگی پیستون
    گاهی اوقات پیستون هایی را مشاهده می کنید که دچار ترک خوردگی شده اند. عامل اصلی این ترک خوردگی رسوب دوده و لجن روی جداره و شیارهای رینگ است. زمانی که رسوب دوده و لجن روی پیستون می نشیند، روغنی که از پایین پاشیده می شود موجب خنک شدن جداره داخلی پیستون می شود. در حالی که جداره خارجی به دلیل لایه های رسوبی خنک نمی شود و اختلاف حرارت جداره داخلی و خارجی باعث ترکیدگی پیستون می شود. ساییدگی ها نیز به نو به خود موجب کاهش طول عمر موتورمی شود. اصطکاک حاصل از وجود این ساییدگی ها باعث می شود مصرف سوخت بالا رود. همانطور که می دانید در ساخت روغن موتور از مواد افزودنی استفاده می شود که از خوردگی و سایش جلوگیری کند. حال آنکه دوده ها با این مواد افزودنی وارد واکنش می شوند و این ماده به جای اینکه با سطوح فلزی واکنش دهد و آنها را از سایش محافظت کند، با دوده موجود وارد واکنش می شود و خاصیت مفید خود را از دست می دهد. به این ترتیب روغن موتور، دیگر خاصیت ضد ساییدگی نخواهد داشت. این پدیده به سفت شدن روغن موتور نیز منجر می شود.
    هر روغن موتوری در زمان استارت دستگاه باید بتواند در کمترین زمان ممکن به تمامی قطعات دستگاه برسد. به طور تقریبی می توان گفت حدود70 درصد از ساییدگی قطعات دستگاه در هنگام استارت زدن ایجاد
    می شود بنابراین زمانی که روغن دیرتر از زمان معمول به قطعات برسد، قطعات دچار ساییدگی بیشتری می شوند.
    زمانی که روغن خاصیت ضد ساییدگی را از دست می دهد، اولین
    قطعه ای که دچار آسیب می شود، یاتاقانها هستند. یاتاقانها از ظریف ترین و حساس ترین قطعات موتور هستند که به راحتی آسیب می بینند.
        اثر لجن برکارکرد موتور
     سفت شدن روغن، کاهش جریان روغن در موتور و نرسیدن روغن به تمام سطوح، گرفتگی مسیرهای باریک روغن کاری و در نتیجه نرسیدن روغن به نقاط حساسی مانند یاتاقانها از آثار منفی لجن برموتور است.
    لجن باعث می شود مسیر روغن کاری یاتاقان از داخل میل لنگ (به دلیل با باریک بودن مسیر) بسته شود و روغن کافی به یاتاقان نرسد. فیلتر روغن هم به دلیل ظرفیت محدودی که در جذب آلودگی دارد، در آلودگی های بالایی که با ایجاد لجن به وجود می آید دیگر قادر به جذب آلودگی نبوده و دچار گرفتگی می شود. در چنین شرایطی زمان رسیدن روغن به قطعات افزایش می یابد.
    هم اکنون در ماشین های جدید به ویژه در ماشین های سنگین یک مسیر فرعی، تعبیه شده است که در صورت گرفتگی فیلتر روغن این مسیر فرعی بتواند روغن را به قطعات برساند. اما این راه حل هم مشکلات خود را دارد و باعث می شود روغن آلوده و فیلتر نشده، وارد موتور شود که مشکلات متعددی را به وجود می آورد. مسئله دیگر بهم زدن زمان باز و بسته شدن سوپاپ ها توسط ایجاد لجن است. باز و بسته شدن سوپاپ توسط میل سوپاپ انجام می شود و در صورتی که بادامک های سوپاپ خورده شود، فاصله ها کم و زیاد شود و یا روی آنها لجن رسوب کند، سوپاپ به موقع باز و بسته نخواهد شد و به این ترتیب دوباره، دوده تولید شده و موتور دچار افت مجدد خواهد شد. حال این سؤال پیش می آید که چگونه می توان با این موارد مقابله کرد.