کاربرد فناوری نانو در عرصه دفاعی- امنیتی (قسمت اول)
به‌کارگیری فناوری نانو در صنایع نظامی در دهه اخیر موردتوجه پژوهشگران قرارگرفته است. از این فناوری در بهبود اسلحه، ابتکار در ساخت مواد با وزن سبک و مقاوم به دمای بالا برای هواپیماها، راکت‌ها و ایستگاه‌های فضایی بهره برده‌اند. در این مقاله به برخی از کاربردهای نظامی- دفاعی و امنیتی این فناوری پرداخته‌ایم.
چکیده
به‌کارگیری فناوری نانو در صنایع نظامی در دهه اخیر موردتوجه پژوهشگران قرارگرفته است. از این فناوری در بهبود اسلحه، ابتکار در ساخت مواد با وزن سبک و مقاوم به دمای بالا برای هواپیماها، راکت‌ها و ایستگاه‌های فضایی بهره برده‌اند. در این مقاله به برخی از کاربردهای نظامی- دفاعی و امنیتی این فناوری پرداخته‌ایم.
تعدادکلمات:1216 زمان مطالعه: 6دقیقه
به‌کارگیری فناوری نانو در صنایع نظامی در دهه اخیر موردتوجه پژوهشگران قرارگرفته است. از این فناوری در بهبود اسلحه، ابتکار در ساخت مواد با وزن سبک و مقاوم به دمای بالا برای هواپیماها، راکت‌ها و ایستگاه‌های فضایی بهره برده‌اند. در این مقاله به برخی از کاربردهای نظامی- دفاعی و امنیتی این فناوری پرداخته‌ایم.
تعدادکلمات:1216 زمان مطالعه: 6دقیقه
نویسنده:رضیه برجیان
مقدمه
فناوری نانو دارای دامنه استفاده وسیع در صنایع دفاعی- نظامی است و تأثیر عمده‌ای در پیشرفت هر چه بیشتر سامانه-های دفاعی دارد. هوشمندی بیشتر، اندازه و وزن کوچک‌تر، از مهم‌ترین نتایج کاربردهای فناوری نانو در صنایع دفاعی است. از فناوری نانو می‌توان در ساخت تجهیزات سبک‌تر، سلاح‌های قدرتمندتر، لباس‌ها و ماشین‌های ضدگلوله و... استفاده کرد. برخی از کشورها به ساخت بمب‌های بیولوژیک به کمک فناوری نانو پرداخته‌اند. فناوری نانو می‌تواند به کمک ساخت باتری‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر یا ارائه شیوه‌های تولید مکانیکی الکتریسیته رفاه بیشتری را برای سربازان فراهم آورد. در کشور ما نیز محققان در این عرصه دستاوردهای خوبی داشته‌اند. از نمونه‌های کاربردی فناوری نانو در سامانه‌های دفاعی- امنیتی می‌توان به نانو مواد، نانو پودرها، نانو حسگرهای مولکولی، نانوالکترونیک و MEMS اشاره نمود. در ادامه به برخی از کاربردهای فناوری نانو در ساخت سازه‌های نظامی می‌پردازیم.
کاربرد نانو فناوری در بهبود سازه‌ها
نانوکامپوزیت‌ها
در ساخت سازه‌های دریایی و هوایی می‌توان از فناوری نانو بهره گرفت. استفاده از این فناوری می‌تواند منجر به ساخت سازه‌هایی سبک‌تر و مقاوم‌تر شود. کاهش وزن به معنای کاهش سوخت موردنیاز است. البته استفاده از این فناوری در خودروهای نظامی و تانک‌ها نیز می‌تواند باعث افزایش سرعت و کاهش مصرف سوخت گردد. قابلیت مانور بالا، قدرت اوج‌گیری بیشتر و مداومت پروازی بیشتر از نتایج استفاده از فناوری نانو در ساخت بدنه هواپیماهاست.
نانو کامپوزیت‌ها و نانولوله‌های کربنی در این زمینه می‌توانند نقش مؤثری ایفا کنند. استفاده از نانو کامپوزیت‌های پیشرفته در بسیاری از اشیای نظیر بدنه قایق‌ها، چوب‌های گلف و راکت‌های تنیس کاربرد دارد.[1] افزودن نانو ذرات اکسید آلومینیوم به نیکل، موجب می‌شود تا مقاومت کششی آن 5/2 برابر فولاد شود.[2] نانولوله‌های کربنی استحکام بالایی دارند.[3] کامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده توسط نانولوله‌های کربنی 50 درصد سبک‌تر و 6 برابر مقاوم‌تر از کامپوزیت‌های فیبرکربنی کنونی خواهد بود.[4] استفاده از فلزات به دلیل هزینه‌های بالا، وزن زیاد و خوردگی در برابر شرایط جوی مقرون‌به‌صرفه نیستند. استفاده از نانو کامپوزیت‌ها باعث افزایش عمر مفید قطعه‌ها می‌گردد.[5] نانو سرامیک‌ها با داشتن استحکام فوق‌العاده، وزن سبک، مقاومت بسیار زیاد در برابر خوردگی و دوام در شرایط دمایی بسیار متغیر، گزینه بسیار مناسبی برای سازه‌های عظیم دریایی به‌خصوص غوطه‌ور شونده‌ها و زیردریایی‌ها هستند.
افزایش استحکام یکی از دغدغه‌های جدی طراحان صنایع نظامی است. استحکام بیشتر به معنای آسیب‌پذیری کمتر در مقابله اصابت گلوله است. برخی محققان سعی کرده‌اند با الهام گرفتن از تارهای عنکبوت که استحکام کششی بالایی دارند پوشش‌های ضدگلوله تهیه کنند.[6]
از نانو کامپوزیت‌ها در ساخت تجهیزات داخلی هواپیماها و سازه‌های هوایی، مانند صندلی‌ها، کف‌پوش‌ها و... نیز می‌توان استفاده کرد. استفاده از نانو کامپوزیت‌ها هم می‌تواند باعث سبک‌تر شدن شود و هم اشتعال‌پذیری تجهیزات داخلی با استفاده از نانو مواد، کاهش می‌یابد. از نانولوله‌های کربنی در ساخت پهبادها و کوادکوپترها نیز استفاده شده است.
افزایش استحکام یکی از دغدغه‌های جدی طراحان صنایع نظامی است. استحکام بیشتر به معنای آسیب‌پذیری کمتر در مقابله اصابت گلوله است.
در مورد روغن و روان کننده‌ها، نانو ذرات می‌توانند اثرات قابل‌توجهی داشته باشند، به‌گونه‌ای که با کوچک شدن ابعاد ذرات، روغن‌کاری بهتری صورت گرفته و با داشتن خواصی چون آب‌گریزی، از آسیب رسیدن به قطعات متحرک جلوگیری کنند. استفاده از نانو ذرات در روان‌کننده‌ها باعث کاهش هفت برابری اصطکاک و فرسودگی قطعات نسبت به روان‌سازهای تجاری می‌شود. به‌ویژه اینکه در بارگذاری‌های زیاد، آن‌ها با افزایش بازدهی استاندارد روغن، نیاز به روغن‌کاری را کاهش می‌دهند که باعث ذخیره انرژی، کاهش هزینه‌های جاری، نگهداری داخلی ارزان‌تر، دقت بیشتر ماشین‌های بخش‌های مختلف و حفظ محیط‌زیست می‌شود. همچنین به دلیل کم کردن اصطکاک، با کاهش صدا، ارتعاش و گرما مواجه هستیم.
نانو کامپوزیت‌ها و نانولوله‌های کربنی در این زمینه می‌توانند نقش مؤثری ایفا کنند. استفاده از نانو کامپوزیت‌های پیشرفته در بسیاری از اشیای نظیر بدنه قایق‌ها، چوب‌های گلف و راکت‌های تنیس کاربرد دارد.[1] افزودن نانو ذرات اکسید آلومینیوم به نیکل، موجب می‌شود تا مقاومت کششی آن 5/2 برابر فولاد شود.[2] نانولوله‌های کربنی استحکام بالایی دارند.[3] کامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده توسط نانولوله‌های کربنی 50 درصد سبک‌تر و 6 برابر مقاوم‌تر از کامپوزیت‌های فیبرکربنی کنونی خواهد بود.[4] استفاده از فلزات به دلیل هزینه‌های بالا، وزن زیاد و خوردگی در برابر شرایط جوی مقرون‌به‌صرفه نیستند. استفاده از نانو کامپوزیت‌ها باعث افزایش عمر مفید قطعه‌ها می‌گردد.[5] نانو سرامیک‌ها با داشتن استحکام فوق‌العاده، وزن سبک، مقاومت بسیار زیاد در برابر خوردگی و دوام در شرایط دمایی بسیار متغیر، گزینه بسیار مناسبی برای سازه‌های عظیم دریایی به‌خصوص غوطه‌ور شونده‌ها و زیردریایی‌ها هستند.
افزایش استحکام یکی از دغدغه‌های جدی طراحان صنایع نظامی است. استحکام بیشتر به معنای آسیب‌پذیری کمتر در مقابله اصابت گلوله است. برخی محققان سعی کرده‌اند با الهام گرفتن از تارهای عنکبوت که استحکام کششی بالایی دارند پوشش‌های ضدگلوله تهیه کنند.[6]
از نانو کامپوزیت‌ها در ساخت تجهیزات داخلی هواپیماها و سازه‌های هوایی، مانند صندلی‌ها، کف‌پوش‌ها و... نیز می‌توان استفاده کرد. استفاده از نانو کامپوزیت‌ها هم می‌تواند باعث سبک‌تر شدن شود و هم اشتعال‌پذیری تجهیزات داخلی با استفاده از نانو مواد، کاهش می‌یابد. از نانولوله‌های کربنی در ساخت پهبادها و کوادکوپترها نیز استفاده شده است.
افزایش استحکام یکی از دغدغه‌های جدی طراحان صنایع نظامی است. استحکام بیشتر به معنای آسیب‌پذیری کمتر در مقابله اصابت گلوله است.
در مورد روغن و روان کننده‌ها، نانو ذرات می‌توانند اثرات قابل‌توجهی داشته باشند، به‌گونه‌ای که با کوچک شدن ابعاد ذرات، روغن‌کاری بهتری صورت گرفته و با داشتن خواصی چون آب‌گریزی، از آسیب رسیدن به قطعات متحرک جلوگیری کنند. استفاده از نانو ذرات در روان‌کننده‌ها باعث کاهش هفت برابری اصطکاک و فرسودگی قطعات نسبت به روان‌سازهای تجاری می‌شود. به‌ویژه اینکه در بارگذاری‌های زیاد، آن‌ها با افزایش بازدهی استاندارد روغن، نیاز به روغن‌کاری را کاهش می‌دهند که باعث ذخیره انرژی، کاهش هزینه‌های جاری، نگهداری داخلی ارزان‌تر، دقت بیشتر ماشین‌های بخش‌های مختلف و حفظ محیط‌زیست می‌شود. همچنین به دلیل کم کردن اصطکاک، با کاهش صدا، ارتعاش و گرما مواجه هستیم.
ارتباط‌دهنده‌ها
ارتباط‌دهنده‌ها در سازه‌های هوایی، به دلیل تعداد قابل‌توجه آن‌ها، از اهمیت زیادی برخوردار هستند. استفاده از نانو کامپوزیت‌ها به‌عنوان اتصالات، می‌تواند کاهش محسوسی در وزن سازه ایجاد نماید. البته در آینده بلندمدت احتمالاً با چندمنظوره شدن بسیاری از قطعات و سامانه‌ها این قطعات احتمالاً دیگر کاربرد خود را از دست می‌دهند. به‌طور مثال از بدنه برای انتقال مواد و جریان الکتریسیته استفاده شود که در این صورت دیگر نیازی به قطعاتی مثل سیم، کابل و لوله نخواهد بود.[7]
نانو فایبرگلاس
برای تولید فایبرگلاس الیاف شیشه به‌صورت تارهای نازک و تحت شرایط خاصی تولیدشده، به طرق متفاوتی به‌هم‌بافته می‌شوند. رایج‌ترین نوع آن‌ها الیاف بافته‌شده به‌صورت حصیری و الیاف سوزنی است. فناوری نانو با اعمال آرایش تاروپودی بین ملکوت‌ها، نانو فایبرگلاس‌های بسیار محکم و سبکی ایجاد می‌کند که نسبت به انواع امروزی برتری بسیاری دارند.[8] محققان ایرانی صفحات کامپوزیتی تقویت‌شده با پارچههای شیشهای سه‌بعدی را تولید کرده‌اند. صفحات کامپوزیتی تقویت‌شده با پارچههای شیشهای سه‌بعدی با داشتن خواصی همچون نسبت بالای استحکام به وزن، مقاومت در مقابل خوردگی و پوسیدگی، سهولت شکل‌دهی و ضربه‌پذیری بالا در صنایع نظامی، ساختمانی، شناورها و زیرسطحی‌ها و همچنین ساخت هواپیماهای رادار گریز کاربرد دارد.[9]
محققان ایرانی صفحات کامپوزیتی تقویت‌شده با پارچههای شیشهای سه‌بعدی را تولید کرده‌اند.
محققان ایرانی صفحات کامپوزیتی تقویت‌شده با پارچههای شیشهای سه‌بعدی را تولید کرده‌اند.
نانو روکش‌ها
نانو پوششها کاربردهای متنوعی دارند. محققان یکی از شرکتهای دانش‌بنیان مستقر در شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان برای اولین بار در کشور موفق به ایجاد پوشش ۱۰ لایه تشکیل‌شده از لایه‌های کریستالی TiN و TiCN و لایه‌های نانو کامپوزیت TiAlCrSiN و TiAlCrSiCN به روش PVD-Cathodic Arc Evaporation شدند. این پوشش کاربرد وسیعی در کنترل سایش قطعات صنعتی اعم از انواع ابزار برشی، انواع قالب‌های گرم کار و سرد کار و دیگر قطعات صنعتی که تحت سایش شدید قرار دارند، دارد. این پوشش منحصربه‌فرد به‌گونه‌ای طراحی‌شده تا برخلاف سایر ترکیب‌ها به‌طور هم‌زمان برای قطعات سرد کار و گرم کار ایده‌آل باشد. در حال حاضر این شرکت دانش‌بنیان موفق به ارائه صنعتی این پوشش به صنایعی همچون نفت و گاز و پتروشیمی، نظامی، انرژی هسته‌ای و خودرو شده است.[10]نانوفیلتراسیون
از نانوفیلترها می‌توان در جذب و اکسید کردن ذرات بسیار ریز استفاده کرد. نانو ذرات دی‌اکسید تیتانیوم که کاتالیزورگرهایی قوی هستند برای این منظور به کار می‌روند. در پوشش زیردریایی‌ها از نانوفیلترها برای حذف آلودگی‌های آلی استفاده می‌شود.[11]
رنگ‌های دریایی
خوردگی بسیار زیاد محیط دریا به‌خصوص دریاهای آب‌شور مانند خلیج‌فارس، از معضلات اساسی نگهداری سکوهای دریایی و کشتی‌هاست. رنگ‌آمیزی سکوها و کشتی‌ها می‌تواند مانع خوردگی سطح آن‌ها شود؛ اما باید به‌طور متوسط، هر سه سال یک‌بار بدنه سکوها و کشتی‌ها رنگ‌آمیزی شود. فناوری نانو رنگ‌های جدید بسیار مقاوم در برابر خوردگی و اثرات محیط ارائه می‌نماید.[12]
قطعات گردنده
یکی از مهم‌ترین بخش‌های سازه‌های هوایی، قطعات گردنده آن‌ها هست که عواملی مانند خستگی، سایش، دما و غیره مهم‌ترین عوامل، در انتخاب مواد موردنیاز در این قطعات می‌باشند. نانو پوشش‌های مقاوم در برابر حرارت، سایش و خوردگی راه‌حلی برای این معضل هستند. استفاده از نانو مواد خودترمیم شونده می‌تواند کارایی و عمر این قطعات را افزایش دهد.[13]
پوشش‌هایی برای تعمیر
از روکش‌هایی از جنس نانو اکسیدهای فلزی برای تعمیر قطعات فرسوده یا زنگ‌زده می‌توان بهره برد. استفاده از نانو اکسیدهای فلزی در تعمیر قطعات می‌تواند باعث افزایش استحکام این قطعات و همین‌طور کاهش هزینه تعمیر گردد.
پی نوشت
[1] http://rasekhoon.net/article/show/1398258
[2] بنی طبای کوپایی، مقاله فناوری نانو در عرصه دفاعی و امنیتی، ص 5.
[3] مقدمه ای برنانو تکنولوژی، ص183.
[4] http://www.nanozahed.blogfa.com
[5] بنی طبای کوپایی، مقاله فناوری نانو در عرصه دفاعی و امنیتی،ص5
[6] www.nano.ir
[7] http://www.nanozahed.blogfa.com
[8] بنی طبای کوپایی، مقاله فناوری نانو در عرصه دفاعی و امنیتی،ص6.
[9] http://iranetavana.ir/?p=1449
[10] http://iranetavana.ir/?p=1345
[11] http://hupaa.com
[12] http://hupaa.com
[13] http://www.nanozahed.blogfa.com
منابع
بنی طبای کوپایی، سیدحسین و جوادصفری و شیوا دهقان خلیلی، مقاله فناوری نانو در عرصه دفاعی و امنیتی، فضای نانو، شماره نوزدهم،.
مقدمه ای برنانو تکنولوژی، پوول،چارلز و جی. اون،فرانک؛ موسسه انتشارات یزد،1385.
http://www.nanozahed.blogfa.com
www.nano.ir
http://hupaa.com
http://iranetavana.ir
http://rasekhoon.net
مقالات مرتبط
تازه های مقالات
ارسال نظر
در ارسال نظر شما خطایی رخ داده است
کاربر گرامی، ضمن تشکر از شما نظر شما با موفقیت ثبت گردید. و پس از تائید در فهرست نظرات نمایش داده می شود
نام :
ایمیل :
نظرات کاربران
{{Fullname}} {{Creationdate}}
{{Body}}