معرفی قطعات سرامیکی استفاده شده در اتومبیلهای مدرن
طی سالهای اخیر، استفاده از سرامیکها در صنایع خودرویی در حال افزایش بوده است. خواص ویژه و مطلوب سرامیکها در بسیاری از موارد، استفاده از آن‌ها را به تنها راه حل تبدیل کرده است. در این نوشتار به بررسی برخی از کاربردهای سرامیکها در قسمتهای مختلف اتومبیل پرداخته شده است .
انواع سنسورها و مبدل‌ها :
سنسورهایی از قبیل سنسور میزان باد لاستیک، سنسور میزان سوخت باقیمانده، سیستمهای کمک پارک و غیره از پیزوسرامیکها بهره میبرند. به‌عنوان مثال در سنسور میزان سوخت، یک مبدل پیزوسرامیکی در کف مخزن سوخت قرار میگیرد که به وسیله‌ی اعمال یک جریان الکتریکی، امواج صوتی تولید میکند. سپس این جریان الکتریکی قطع شده و امواج صوتی تولید شده پس از برخورد به سطح سوخت درون مخزن، بازتاب می‌کنند. با برخورد امواج بازتاب شده به مبدل، یک جریان الکتریکی در آن ایجاد میشود و رایانه با اندازه‌گیری زمان رفت و برگشت موج، میزان سوخت باقیمانده را اندازه‌گیری میکند. از انواع دیگر پیزوسرامیکها می‌توان به پیـزوسرامیکهای استفاده شده در سیستمهای رفاهی، مانند ماساژور صندلی اشاره کرد که از دو لایه سرامیکی که توسط یک لایه فیبر کربن از هم جدا شده‌اند تشکیل می‌شوند. یکی از این دو لایه سرامیکی توسط اعمال جریان الکتریکی منبسط شده و باعث خم شدن کل مجموعه میشود (شبیه به آنچه در اثر تغییر دما، در ترموستات اتفاق می‌افتد). بدین ترتیب دریچه باز شده و جریان هوا در قسمتهای مشخصی در داخل صندلی، حالت ماساژ را ایجاد میکند. مزیت عمده استفاده از این مواد نسبت به مواد فلزی 20 الی 30 درصد انعطاف‌پذیری بیشتر و وزن کمتر است.
یاتاقان و واشر :
سرامیکهای پیشرفته استحکام و مقاومت شیمیایی و حرارتی بالایی دارند. به همین دلیل از آن‌ها در ساخت یاتاقانهای پمپ آب و قطعات آب‌بندی انژکتور استفاده می شود. در موتورهای دیزل پس از فشرده‌سازی هوا، دمای آن به بیش از 800 درجه سلسیوس می‌رسد و انژکتور باید بتواند سوخت را با فشار 2000 بار تزریق کند. سختی و مقاومت حرارتی و شیمیایی بالای سرامیکها، امکان استفاده از آن‌ها را در این قسمت فراهم کرده است.
موتور و روغن موتور :
چندی پیش کمپانی یاماها در یک کار تحقیقاتی، برای ساخت سیلندرهای پیشرانه، از سرامیک استفاده کرد. این موتور اصطکاک بسیار پایینی داشت و حتی بدون نیاز به سیستم خنک کننده میتوانست به کار خود ادامه دهد. درنتیجه، راندمان بسیار بالایی داشت. اما استفاده از سرامیک به این شکل بسیار پرهزینه بوده و توجیه اقتصادی به همراه ندارد. راه حل، تکنولوژی متالوسرامیک است. در این تکنولوژی، روغن موتور اتومبیل با نانو ذرات سرامیکی اشباع میشود و این ذرات بسیار ریز در شرایط دمای بالا و اصطکاک زیاد درون سیلندرها، تمام پستی و بلندیهای میکروسکوپی موجود در سطح به‌ظاهر صیقلی سیلندر را پر کرده و با جداره‌ی سیلندرها پیوند می‌خورند. نتیجه این فرآیند به وجود آمدن سطحی با اصطکاک 6 برابر کمتر از آینه و سختی 10 برابر بیشتر از فولاد است.
ترمز :
کارایی لنتها و دیسکهای فلزی که معمولاً از جنس فولاد هستند، در صورتی که داغ شوند دچار افت شدیدی میشود. این موضوع به‌ویژه در اتومبیلهای اسپرت و مسابقه‌ای اهمیت پیدا میکند، جایی که در سرعتهای بالا به طور مداوم و پی‌درپی نیاز به استفاده از ترمز وجود دارد. وجود دو خاصیت سختی و مقاومت حرارتی بالا در سرامیکها باعث شده تا این مواد و کامپوزیتهای کربنی آن‌ها به عنوان گزینه‌ای مناسب جهت ساخت لنت و دیسک ترمز، به‌ویژه در اتومبیلهای اسپرت مطرح شوند. چراکه کارایی آن‌ها با افزایش دما کاهش نمی‌یابد.
باتری و سیستمهای هیبریدی :
این روزها در تازه‌های اخبار مربوط به دنیای اتومبیل گاهاً با خودروهایی با سوخت هیدروژن مواجه می‌شویم. در واقع باتری یا منبع تولید انرژی این خودروها از نوعی سرامیک نیمه هادی ساخته شده که به دلیل دارا بودن ساختار و ترکیب ویژه، در مجاورت هیدروژن، بخار آب و انرژی الکتریکی تولید میکند و خودرو را به حرکت در می‌آورد.
شیشه :
شیشه‌ها به عنوان بخش بزرگی از خانواده‌ی سرامیکهای سنتی، کاربرد غیر قابل انکار و بعضاً جالب و مدرنی در اتومبیلها دارند. انواع سان روفها و سیستمهای مربوط به آن‌ها نظیر مجیک اسکای مرسدس بنز و سیستمهای مشابه در اتومبیلهای دیگر و همچنین آیینه‌های فتوکرومیک و الکتروکرومیک، وابسته به خواص نوری و الکتریکی منحصر به فرد سرامیکها هستند.
امروزه بیش از 50 نوع کاربرد برای سرامیکها در اتومبیل وجود دارد که این تعداد رو به افزایش است. در این مقاله تعدادی از مهمترین کاربردها بیان شدند. از جمله کاربردهای دیگر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- ساخت پنل های محافظ برای خودروهای ضد گلوله
- کاربرد به عنوان پوشش رنگ اتومبیل برای براق و ضد خش شدن رنگ بدنه که طبق ادعای کمپانی، در خودروهای فراری استفاده میشود.
- نمایشگرها و قطعات الکترونیکی
- کاتالیزور اگزوز
- عایق الکتریکی در شمع موتور
- و غیره
در مجموع باید گفت سرامیکها علاوه بر کاربردهای سنتی خود، امروزه در صنایعی نظیر خودروسازی، به عنوان موادی پیشرفته و با خواص الکتریکی، مکانیکی، نوری و مغناطیسی منحصربه‌فرد و خاص شناخته می‌شوند و کاربرد آن‌ها روزبه‌روز در حال افزایش است .