عمومی | معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری

تحول صنعت هوافضا با فناوری نانو



*محمد فرهادپور
امروزه در حوزه‌های مختلف مربوط به صنعت هوافضا مانند هوانوردی تجاری، هواپیماهای نظامی، بالگردها، ماموریت‌های فضایی، هواپیماهای بدون سرنشین و غیره شاهد نقش‌آفرینی فناوری نانو هستیم.
با استفاده از فناوری نانو در حوزه‌های نامبرده ایجاد تغییرات و تحولات دیگری که در این صنعت امکان‌پذیر شده است را می‌توان  کاهش وزن ، کاهش مصرف سوخت، کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری، افزایش ایمنی، کاهش تشعشعات و پارازیت، جذب امواج رادار،  افزایش ظرفیت، افزایش سرعت، افزایش استحکام و مقاومت به خوردگی نام برد. در ادامه به شرح چند مورد از این کاربردها می‌پردازیم.

استفاده از نانو پوشش‌های ضدخوردگی

استفاده از نانو پوشش‌های ضدخراش، عایق حرارت، آنتی استاتیک، فوق آبگریز و ضدخوردگی می‌تواند بسیاری از مشکلات موجود در صنعت هوافضا را رفع و یا کاهش دهد. برای مثال، با توجه به شرایط محیطی متغیری که هواپیما در آن قرار می‌گیرد، مستعد رخ دادن انواع خوردگی‌ها بر روی سطح آن است.
منظور از خوردگی در اینجا تخریب فلز موجود بر سطح هواپیما به‌مرور زمان در اثر تماس با ترکیبات شیمیایی پیرامونش است.  رخ دادن خوردگی در هواپیماها می‌تواند منجر به فاجعه شود. یکی از راه‌های جلوگیری از این مورد، استفاده از پوشش‌های ضدخوردگی نانو است که عوامل خورنده را از سطح هواپیما دور نگه می‌دارند.

حفاظت در برابر تابش‌های فضایی
طبق گفته دانشمندان ناسا، مهم‌ترین عاملی که مدت سفرهای فضایی را محدود می‌کند، خطر قرارگرفتن در معرض تابش‌های فضایی است. فعل و انفعالات انجام‌شده بر روی ستاره‌ها و سیارات باعث ایجاد انواع تشعشات می‌شود که روی ماهواره‌ها و همین‌طور فضانوردها تاثیرات منفی فراوانی می‌گذارد.
این تشعشعات به‌قدری قوی هستند که می‌توانند باعث واپاشی مدار ماهواره شوند و همچنین باعث تغییر در دیان ای و ایجاد سرطان برای فضانوردها گردند. برای حفاظت در برابر این تشعشات می‌توان از نانوموادی مثل نانولوله‌های بور استفاده کرد.

جذب امواج رادارها در هواپیماهای نظامی
با استفاده از پوشش‌های جاذب امواج می‌توان به هواپیما یا جت، قابلیت رادارگریزی بخشید. این پوشش‌ها می‌توانند با جذب امواج رادار، ایجاد اختلال و یا انحراف در آنها از شناسایی پرنده نظامی جلوگیری کنند. برای مثال می‌توان از مواد نانو فرومغناطیس و یا نانولوله‌های کربنی برای این کاربرد استفاده نمود.

استفاده از نانو پوشش‌های سخت در پره توربین موتورهای جت

با تغییر جنس بدنه هواپیماها از فلز به کامپوزیت، در کنار مزایای مختلفش با مشکل فقدان هدایت الکتریسیته مواجه هستیم. با نبود هدایت الکتریکی، قسمت‌های خارجی هواپیما در برابر رعدوبرق آسیب‌پذیر می‌شوند. برای رفع این مشکل می‌توان در کامپوزیت‌های مورداستفاده، از نانوموادی مانند نانولوله کربنی استفاده کرد و به آن رسانایی الکتریکی بخشید. این کار علاوه بر افزایش رسانایی الکتریکی، باعث افزایش خواص مکانیکی به مقدار چشمگیری نیز خواهد شد.

محافظت از هواپیماها در برابر رعدوبرق

پوشش‌های متشکل از نانوذرات سرامیکی سخت در برابر سایش مقاوم بوده، سختی و پایداری دمایی و زمانی بالایی دارند. حال با پوشش دهی پره‌های توربین موتورهای جت و هواپیما با این مواد می‌توان از آنها محافظت کرد. این نانو پوشش‌ها جایگزین مناسبی با قیمت و کارایی بهتر برای پوشش‌های آبکاری کروم سخت فعلی که مشکلات زیست‌محیطی دارند، هستند.
بعضی دیگر از کاربردهای فناوری نانو در این حوزه عبارت‌اند از: پوشش‌های سد حرارتی برای جلوگیری از شوک حرارتی در موتورهای جت، پوشش‌های فوق آب‌گریز برای جلوگیری از خوردگی و همین‌طور عدم یخزدگی، پوشش‌های خودترمیم شونده،  نانو حسگرهای هوشمند در هواپیماها و فضاپیماها، ابر خازن‌های گرافنی برای ذخیره انرژی در فضاپیماها.

*صاحب مدال دو دوره المپیاد دانش‌آموزی نانو