بزرگنمايي:
سرزمين ايرانيان- استفاده از سيالات هوشمند در حوزههاي مختلفي از قبيل پزشکي،
صنايع خودرو، ساخت و توليد، حسگرها و جذب ارتعاشات ناشي از زلزله استفاده
ميشوند و بر اين اساس تحقيق و بررسي بر روي ابزارهايي که بتوان قابليتهاي
کنترلي آنها را بهمنظور افزايش ايمني و عملکرد بالا برد، ضروري به نظر
ميرسد.
در اين راستا محققان دانشگاه تبريز با همکاري محققان ايراني
دانشگاه تولدو آمريکا و دانشگاه تکنولوژي مالزي موفق شدند با افزودن نانو
ذرات کارايي و عمر سيالات هوشمند را افزايش دهند.
دکتر عبدالله حاج عليلو از محققان اين طرح با اشاره به مشکلات
موجود بر سر راه استفاده بهينه و طولاني مدت از سيالات هوشمند، هدف از
انجام اين طرح پژوهشي را افزايش عمر و کارايي اين سيالات عنوان کرد.
وي ادامه داد: در راستاي نيل به اهداف اين پژوهش از مواد
طبيعي مانند عسل استفاده شده است. اين امر کاهش آلودگي زيستي را در پي
خواهد داشت و از سوي ديگر حضور نانوذرات در سيال موجب کاهش خورندگي سيال و
افزايش کارايي آن ميشود.
حاج عليلو با بيان اينکه سيالات هوشمند به سيالات Magnetorheology
معروف هستند، خاطرنشان کرد: اين سيالات هنگام قرارگيري در معرض ميدان
مغناطيسي از حالت مايع به جامد تغيير حالت ميدهند و با حذف ميدان مجددا به
حالت مايع برميگردند. اين گونه سيالات اساساً از ذرات مغناطيسي
ميکروني، مايع حامل اين ذرات و عوامل فعال سطحي تشکيل ميشوند و در ترمزهاي
هوشمند مغناطيسي، لرزهگيرها و ديگر وسايل قابل استفاده هستند.
اين محقق با اشاره به عيوب سيالات هوشمند و کارايي فناوري
نانو در رفع اين عيوب، گفت: ذرات مغناطيسي معلق در اين سيالات پس از گذشت
مدت زماني محدود تهنشين ميشوند و سيال کارايي خود را از دست خواهد داد.
براي غلبه بر اين مشکل سه روش استفاده از ذرات مغناطيسي در اندازههاي
نانومتري، استفاده همزمان از ميکروذرات و نانوذرات مغناطيسي و يا پوششدهي
ميکرو ذرات با نانوذرات و ايجاد ساختار هسته-پوسته وجود دارد.
وي در خصوص سازوکار عملکرد سيالات هوشمند، توضيح داد: مکانيسم
عملکرد سيالات هوشمند به اين صورت است که ذرات مغناطيسي در جهت ميدان
اعمال شده همسو شده و تشکيل يک ساختار زنجيرهاي شکل ميدهند. هر چه قدرت
ميدان خارجي اعمالشده بيشتر باشد، استحکام تشکيل اين ساختارها، به دليل
تراکنش بين ذرات مغناطيسي، بيشتر ميشود. با حذف ميدان اين ذرات دوباره به
حالت اوليه بازميگردند و سيال به حالت مايع برميگردد. اين حالت تبديل
مايع به جامد يا برعکس در حدود کمتر از 2 ثانيه اتفاق ميافتد.
اين دانشآموخته دانشگاه تبريز يادآور شد: بر اين اساس در اين
طرح از ذرات ميکروني کربونيل آهن به چگالي 7.85 گرم بر سانتيمتر مکعب به
عنوان ميکرو ذرات مغناطيسي معلق استفاده شده است. همچنين روغن با چگالي يک
گرم بر سانتي متر مکعب نقش سيال حامل را بازي ميکند. بنابراين انتظار
ميرود که ميکروذرات درون سيال تهنشين شوند.
وي اضافه کرد: براي جلوگيري از اين اتفاق، نانوذرات نقره بر
روي ذرات کربونيل آهن پوشش داده شدند و به منظور انجام عمليات پوششدهي
از عسل به عنوان ماده فعال سطحي استفاده شد. اين عمليات باعث شده تا
ميکروذرات بتوانند تا مدت زمان طولاني درون سيال معلق بمانند و سيال
هوشمند، هوشمندي و کارايي خود را تا مدت زمان زيادي حفظ کند. اين خاصيت به
کمک آزمونهاي VSM، آزمونهاي رئولوژي ارزيابي و تائيد شد.
حاج عليلو به بيان نتايج به دست آمده پرداخت و افزود: نتايج
آزمونها بيانگر اين موضوع هستند که نانوذرات پوشش داده شده نقره بر روي
ميکروذرات کربونيل موجب کاهش قابل توجه چگالي کربونيل آهن از 7.85 گرم بر
سانتيمتر مکعب به 4.36 گرم بر سانتيمتر مکعب شده و تهنشين شدن ذرات 40
درصد بهبود يابد.
به گفته وي، افزودن اين نانوذرات حفرهها و فضاهاي خالي بين
اين ذرات (ذرات ميکرون سايز) را پر ميکنند و در نهايت استحکام ساختار
زنجيرهاي تشکيل شده ناشي از اين ذرات افزايش مييابد و اين امر سبب بهبود
خواص رئولوژي سيال ميشود.
نتايج اين تحقيقات که حاصل همکاري دکتر عبدالله حاج عليلو
محقق پسادکتري و دکتر عباس کيانوش عضو هيأت علمي دانشگاه تبريز، دکتر
کاميار شاملي عضو هيأت علمي دانشگاه تکنولوژي مالزي و دکتر حسين لووافي
محقق دانشگاه تولدو آمريکا است، در مجله Applied Physics Letters با ضريب تأثير 3.411 منتشر شده است.