استفاده از سیالات هوشمند در حوزه‌های مختلفی از قبیل پزشکی، صنایع خودرو، ساخت و تولید، حسگرها و جذب ارتعاشات ناشی از زلزله استفاده می‌شوند و بر این اساس تحقیق و بررسی بر روی ابزارهایی که بتوان قابلیت‌های کنترلی آنها را به‌منظور افزایش ایمنی و عملکرد بالا برد، ضروری به نظر می‌رسد.
در این راستا محققان دانشگاه تبریز با همکاری محققان ایرانی دانشگاه تولدو آمریکا و دانشگاه تکنولوژی مالزی موفق شدند با افزودن نانو ذرات کارایی و عمر سیالات هوشمند را افزایش دهند.
دکتر عبدالله حاج علیلو از محققان این طرح با اشاره به مشکلات موجود بر سر راه استفاده بهینه و طولانی مدت از سیالات هوشمند، هدف از انجام این طرح پژوهشی را افزایش عمر و کارایی این سیالات عنوان کرد.
وی ادامه داد: در راستای نیل به اهداف این پژوهش از مواد طبیعی مانند عسل استفاده شده است. این امر کاهش آلودگی زیستی را در پی خواهد داشت و از سوی دیگر حضور نانوذرات در سیال موجب کاهش خورندگی سیال و افزایش کارایی آن می‌شود.
حاج علیلو با بیان اینکه سیالات هوشمند به سیالات Magnetorheology معروف هستند، خاطرنشان کرد: این سیالات هنگام قرارگیری در معرض میدان مغناطیسی از حالت مایع به جامد تغییر حالت می‌دهند و با حذف میدان مجددا به حالت مایع برمی‌گردند. این گونه سیالات اساساً از ذرات مغناطیسی میکرونی، مایع حامل این ذرات و عوامل فعال سطحی تشکیل می‌شوند و در ترمزهای هوشمند مغناطیسی، لرزه‌گیرها و دیگر وسایل قابل استفاده هستند.
این محقق با اشاره به عیوب سیالات هوشمند و کارایی فناوری نانو در رفع این عیوب، گفت: ذرات مغناطیسی معلق در این سیالات پس از گذشت مدت زمانی محدود ته‌نشین می‌شوند و سیال کارایی خود را از دست خواهد داد. برای غلبه بر این مشکل سه روش استفاده از ذرات مغناطیسی در اندازه‌های نانومتری، استفاده همزمان از میکروذرات و نانوذرات مغناطیسی و یا پوشش‌دهی میکرو ذرات با نانوذرات و ایجاد ساختار هسته-پوسته وجود دارد.
وی در خصوص سازوکار عملکرد سیالات هوشمند، توضیح داد: مکانیسم عملکرد سیالات هوشمند به این صورت است که ذرات مغناطیسی در جهت میدان اعمال شده همسو شده و تشکیل یک ساختار زنجیره‌ای شکل می‌دهند. هر چه قدرت میدان خارجی اعمال‌شده بیشتر باشد، استحکام تشکیل این ساختارها، به دلیل تراکنش بین ذرات مغناطیسی، بیشتر می‌شود. با حذف میدان این ذرات دوباره به حالت اولیه بازمی‌گردند و سیال به حالت مایع برمی‌گردد. این حالت تبدیل مایع به جامد یا برعکس در حدود کمتر از ۲ ثانیه اتفاق می‌افتد.
این دانش‌آموخته دانشگاه تبریز یادآور شد: بر این اساس در این طرح از ذرات میکرونی کربونیل آهن به چگالی ۷٫۸۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب به عنوان میکرو ذرات مغناطیسی معلق استفاده شده است. همچنین روغن با چگالی یک گرم بر سانتی متر مکعب نقش سیال حامل را بازی می‌کند. بنابراین انتظار می‌رود که میکروذرات درون سیال ته‌نشین شوند.
وی اضافه کرد: برای جلوگیری از این اتفاق، نانوذرات نقره بر روی ذرات کربونیل آهن پوشش داده شدند و به منظور انجام عملیات پوشش‌دهی از عسل به عنوان ماده فعال سطحی استفاده شد. این عملیات باعث شده تا میکروذرات بتوانند تا مدت زمان طولانی درون سیال معلق بمانند و سیال هوشمند، هوشمندی و کارایی خود را تا مدت زمان زیادی حفظ کند. این خاصیت به کمک آزمونهای VSM، آزمونهای رئولوژی ارزیابی و تائید شد.
حاج علیلو به بیان نتایج به دست آمده پرداخت و افزود: نتایج آزمون‌ها بیانگر این موضوع هستند که نانوذرات پوشش داده شده نقره بر روی میکروذرات کربونیل موجب کاهش قابل توجه چگالی کربونیل آهن از ۷٫۸۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب به ۴٫۳۶ گرم بر سانتی‌متر مکعب شده و ته‌نشین شدن ذرات ۴۰ درصد بهبود یابد.
به گفته وی، افزودن این نانوذرات حفره‌ها و فضاهای خالی بین این ذرات (ذرات میکرون سایز) را پر می‌کنند و در نهایت استحکام ساختار زنجیره‌ای تشکیل شده ناشی از این ذرات افزایش می‌یابد و این امر سبب بهبود خواص رئولوژی سیال می‌شود.
نتایج این تحقیقات که حاصل همکاری دکتر عبدالله حاج علیلو محقق پسادکتری و دکتر عباس کیانوش عضو هیأت علمی دانشگاه تبریز، دکتر کامیار شاملی عضو هیأت علمی دانشگاه تکنولوژی مالزی و دکتر حسین لووافی محقق دانشگاه تولدو آمریکا است، در مجله Applied Physics Letters با ضریب تأثیر ۳٫۴۱۱ منتشر شده است.
دیدگاه