محققان ایرانی و "ایرباس" راندمان هواپیما را با نانوپوشش‌ها افزایش می‌دهند

به گزارش پایداری ملی، دکتر سید فرشید چینی، مجری طرح با اشاره به اجرای پروژه مشترک با "ایرباس"، گفت: ایده‌ای در زمینه کاهش اصطکاک سطح داریم که بر اساس این ایده که با الگوریتم ژنتیک، جاهای بهینه بدنه هواپیما را به دست آوردیم، این نقاط را با نانو مهندسی به گونه‌ای تغییر دهیم تا راندمان هواپیما را افزایش دهیم.

وی اضافه کرد: با این روش می‌توانیم مشخص کنیم که در یک هواپیما چه اندازه می‌توانیم نیروی مقاوم را کم کنیم و نیروی بالابر آن را افزایش دهیم.

چینی با تاکید بر اینکه این مطالعات را در فاز آزمایشگاهی در دانشگاه تهران اجرایی کردیم، یادآور شد: ما در فاز آزمایشگاهی تا حدود ۳۰ درصد به افزایش ضریب نیروی برا (lift) و نیروی پسا (drag) رسیدیم. به این معنا که راندمان هواپیما را در فاز آزمایشگاهی تا ۳۰ درصد افزایش دادیم.

وی تاکید کرد: افزایش راندمان هواپیما با کاهش میزان اصطکاک با استفاده از نانو پوشش‌ها صورت گرفته است.

استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران ادامه داد: یک ماه قبل بازدیدی از مرکز تحقیق ایرباس در فرانسه داشتیم که درباره اجرای این پروژه مذاکره کردیم.

به گفته وی بر اثر این مذاکره مقرر شد که یک هیات از فرانسه اواخر مهر برای ادامه تحقیقات در این زمینه به ایران بیایند.

چینی خاطر نشان کرد: بر اساس قراردادی که با ایرباس منعقد کردیم، مطالعات را در اسکیل بزرگتر تست خواهیم کرد.

تولید پوشش‌های یخ‌گریز و دستگاه تست آن

این محقق تولید پوشش‌های "یخ گریز" را از دستاوردهای این تحقیقات نام برد و یادآور شد: یکی از چالش‌های هواپیماها این است که وقتی هواپیما از ابرها عبور می‌کند، دمای هوا به منهای ۶۰ تا ۷۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد.

وی ادامه داد: در این دما بخار آب به بدنه هواپیما برخورد می‌کند، به سرعت یخ می‌زند و این یخ‌ها بر روی بدنه هواپیما باقی می‌مانند.

چینی اضافه کرد: برای رفع این یخ‌ها به طور سنتی سطح را گرم می‌کردند تا با ذوب آب برطرف شود؛ ولی ما در این مطالعات با تولید پوشش‌های یخ‌گریز این چالش را مرتفع کردیم.

مجری ادامه داد: این پوشش‌ یخ‌ها یا به سطح نمی‌چسبد و یا اگر چسبید، با کوچکترین ارتعاش و نیروی کم، با وزن خود یخ از سطح جدا می‌شود.

وی با بیان اینکه این محصول در فاز صنعتی و تجاری‌سازی تولید خواهد شد، گفت: علاوه بر آن به طراحی و ساخت دستگاه تست "چسبندگی یخ به سطح" دست یافتیم.

این فعال حوزه نانو مهندسی سطح، در این باره توضیح داد: برای اندازه‌گیری یخ‌گریزی سطح روش‌های زیادی وجود دارد. یکی از محبوب‌ترین روش‌های این کار اعمال نیرو به یک یخ مکعب شکل چسبیده به سطح و اندازه‌گیری نیرویی است که موجب کنده شدن یخ از سطح می‌شود.

وی ادامه داد: دستگاه اندازه‌گیری میزان چسبندگی یخ به سطح (دستگاه تست یخ‌گریزی) را با اعمال نیروی افقی به یخ چسبیده به سطح، نیروی مورد نیاز برای جدا شدن یخ در شرایط دمایی دلخواه را اندازه‌گیری می‌کند.

مجری طرح یادآور شد: دستگاه تست میزان یخ گریز به کمک یک خنک‌کننده ترمودینامیکی محل قرار گیری نمونه را به منهای ۱۰ درجه سانتی‌گراد می‌رساند تا آب در قالب قرار گرفته بر روی سطح نمونه یخ ببندد. پس از یخ بستن کامل آب قالب توسط پروب اندازه‌گیری نیرو هل داده می‌شود تا ضمن اعمال نیروی افقی، تنش برشی لازم برای جدایش یخ از نمونه اندازه‌گیری شود.

وی با بیان اینکه این دستگاه مشابه داخلی و یا خارجی ندارد، افزود: از این دستگاه می‌توان برای بررسی میزان یخ‌گریزی سطوح برای شبیه‌سازی رفتار سطوح در ارتباط با یخ جهت استفاده در بدنه هواپیما، مقره‌های برق، پره‌های توربین، دیش‌های مخابراتی، سقف ساختمان‌ها و اسکلت پل‌ها استفاده کرد.

نانو پودرهایی که مانع از تبخیر آب می‌شوند

موسس و سرپرست آزمایشگاه نانو مهندسی سطح دانشگاه تهران با اشاره به احداث حدود ۶۵۰ سد در کشور، گفت: میزان آب مصرفی کشور ۱۰۰ میلیارد متر مربع است که از این میزان ۳ درصد صرف شرب، ۷ درصد صرف فعالیت‌های صنعتی و ۹۰ درصد آن صرف فعالیت‌های کشاورزی می‌شود.

وی تبخیر آب پشت سدها را از چالش‌های موجود نام برد و اظهار کرد: بر اساس آمارها تنها آبی که در پشت سدهای کشور تبخیر می‌شود، حدود ۱۰ میلیارد متر مربع یعنی به اندازه آب مصرفی در شرب و صنعتی است و اگر این آب‌ها مدیریت شوند، کمبود آب در کشور مرتفع خواهد شد.

چینی با بیان اینکه در بسیاری از کشورهای دنیا با روش‌های مختلف گام‌هایی در جهت کاهش میزان تبخیر آب پشت سدها برداشته شده است، ادامه داد:‌ بر این اساس موفق به تولید پودرهایی برای ممانعت از تبخیر آب شدیم.

وی با اشاره به عملکرد این پودر توضیح داد: این پودر بر سطح آب سدها وارد می‌شود و به تدریج بر روی آب پخش می‌شود و بسته به شرایط محیطی ۳۰ تا ۶۰ درصد تبخیر آب را کاهش می‌دهد.

این محقق از توقف این طرح خبر داد و افزود: از آنجایی که قیمت آب در ایران ارزان است، اجرای این روش‌ها مقرون به صرفه نیست؛ ولی به دنبال صادرات آن هستیم.

مجری طرح این پودر را زیست سازگار دانست که بعد از ۳ روز رهاسازی در سطح آب به اکوسیستم باز می‌گردد.