ساخت فناوری در ناسا و تولید صنعتی در ایران

یک شرکت دانش‌بنیان ایرانی موفق شد با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته و نانو، سبک‌ترین عایق‌های حرارتی دنیا موسوم به «آئروژل» را به صورت صنعتی تولید کند. این عایق‌ها که پیش‌تر در ناسا برای مأموریت‌های فضایی توسعه یافته بودند، اکنون در کشور با طول عمر ۲۰ تا ۵۰ سال، مقاومت مکانیکی بالا و راندمان بیش از ۹۷ درصد قابل استفاده در صنایع و ساختمان‌ها هستند و می‌توانند سهم قابل توجهی در کاهش هدررفت انرژی داشته باشند.

به گزارش ایسنا، در حالی که مدیریت انرژی و کاهش هدررفت حرارت به یکی از چالش‌های اساسی صنایع و ساختمان‌های کشور تبدیل شده است، یک شرکت دانش‌بنیان ایرانی موفق شده است با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته، نسل جدیدی از عایق‌های حرارتی را تولید کند که با تکنولوژی نانو توسعه یافته‌اند. این عایق‌ها که به نام آئروژل شناخته می‌شوند، اولین بار در ناسا برای کاربردهای ویژه فضایی تولید شده‌اند و اکنون با تلاش متخصصان ایرانی، در مقیاس صنعتی و برای استفاده در صنایع و ساختمان‌ها در کشور تولید می‌شوند.

این دستاورد فناورانه علاوه بر کاهش مصرف انرژی می‌تواند به کاهش هزینه‌های عملیاتی و ارتقای بهره‌وری در صنایع مختلف کمک کند. عایق‌های آئروژل با ویژگی‌هایی مانند طول عمر بالای ۲۰ تا ۵۰ سال، مقاومت مکانیکی بالا، ضد آب و رطوبت بودن و عملکرد در دماهای بسیار پایین تا بسیار بالا، توانسته‌اند جایگزینی مناسب برای عایق‌های سنتی مانند پشم شیشه و پشم سنگ باشند. این فناوری همچنین فضای بسیار کمی را اشغال می‌کند و راندمان انرژی آن بیش از ۹۷ درصد اعلام شده است.

کارشناسان معتقدند تولید صنعتی این عایق‌ها در کشور می‌تواند تحولی اساسی در مدیریت مصرف انرژی ایجاد کند، به ویژه در شرایطی که بیش از ۴۰ درصد مصرف انرژی کشور در ساختمان‌ها و سوله‌ها رخ می‌دهد و اغلب این سازه‌ها فاقد استانداردهای مناسب عایق‌کاری هستند. با توجه به این ویژگی‌ها، توسعه و استفاده گسترده از عایق‌های آئروژل، علاوه بر کاهش هزینه‌های مصرف انرژی می‌تواند به بهبود شرایط زیست‌محیطی و کاهش انتشار آلاینده‌ها نیز کمک کند.

گروهی از خبرنگاران با حضور در این شرکت دانش‌بنیان از خط تولید عایق‌های آئروژل بازدید کردند. در جریان این بازدید، مدیرعامل شرکت و کارشناسان فنی، ضمن ارائه توضیحاتی درباره فرآیند تولید، ویژگی‌های فنی و مزایای این عایق‌ها، به سؤالات خبرنگاران پاسخ دادند و بر اهمیت استفاده از فناوری‌های نوین برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش هدررفت حرارت در صنایع و ساختمان‌ها تاکید کردند.

این بازدید فرصتی برای رسانه‌ها فراهم کرد تا از نزدیک با مراحل تولید صنعتی عایق‌های پیشرفته و توانمندی‌های فناورانه کشور آشنا شوند.

فناوری آئروژل

اصطلاح آئروژل به ماده خاصی اشاره ندارد، بلکه به هندسه‌ای گفته می‌شود که ماده می‌تواند به خود بگیرد. یعنی به همان روشی که مثلاً یک مجسمه از خاک رس، پلاستیک، خمیرِ کاغذ و غیره ساخته می‌شود، آئروژل­‌ها هم از طیف گسترده ای از مواد ساخته می‌شوند.

هوا-ژل یا آئروژل یک ماده تولیدی است که کمترین چگالی را در میان مواد جامد دارد. این ماده از یک ژل به دست می‌آید که در آن قسمت مایع ژل با گاز جایگزین می‌شود. نتیجه این فرایند ماده‌ای جامد با چگالی بسیار کم و در عین حال، ویژگی قابل‌توجه در زمینه عایق گرمایی است. هواژل در فرهنگ عامه مردم تحت نام‌های دیگری هم‌چون دود منجمد، دود جامد، هوای جامد یا دود آبی نیز شناخته می‌شود که این نام‌گذاری‌ها به دلیل ظاهر شفاف و نیز نحوه پخش نور در این ماده‌ است.

هواژل برای نخستین بار توسط ساموئل استفان کیستلر در سال ۱۹۳۱ ساخته شد و تولید آن بر اساس یک شرط‌بندی برای جایگزین کردن قسمت مایع ژله خوراکی با گاز بود بدون آن‌که ساختار ژله در هم بشکند.

فرایند تولید هواژل شامل استخراج بخش مایع ژل با استفاده از روش خشکاندن فوق بحرانی است. با استفاده از این روش مایع به آهستگی از درون شبکه جامد ژل خارج می‌شود، بدون آنکه به این شبکه آسیبی برسد و در اثر نیروی مویینگی در هم بشکند؛ مثلاً، ژله خوراکی در اثر تبخیر معمولی دچار درهم‌شکستگی ساختار شبکه جامد می‌شود. نخستین نمونه‌های هواژل از ژل اکسید سیلیسیم ساخته شدند و هواژل سیلیسی نامیده شدند. بعدها، کیستلر هواژل‌هایی با پایه اکسید آلومینیم، کروم و قلع ساخت. هواژل‌های کربنی در اواخر دهه ۸۰ میلادی ساخته شدند.

هواژل، سبک‌ترین ماده جامد شناخته شده در جهان است که چگالی سبک‌ترین نمونه ساخته شده از آن، تنها سه برابر هواست. ویژگی‌های منحصربه‌فرد این ماده آن را به یکی از پرکاربردترین مواد به کار رفته در مأموریت‌های فضایی تبدیل کرده است. به عنوان نمونه، مسئولان ناسا از هواژل به منظور جلوگیری از یخ‌زدگی ربات مریخ‌نورد در شب‌های سیاره مریخ استفاده کردند. همچنین این ماده برای گردآوری ذرات کیهانی در فضا بسیار مناسب است و در جریان مأموریت «استارداست» از آن برای جمع‌آوری مواد موجود در هاله پیرامون دنباله‌دار وایلد-۲ استفاده شد.

بلنکت نانوساختار منعطف متخلخل

بلنکت‌های منعطف (IRogel) این شرکت دانش‌بنیان در ضخامت‌های ۳، ۶ و ۱۲ میلی‌متری و با عرض ۵۰۰، ۶۷۰ و ۱۰۰۰ میلی‌متری و با طول تا ۱۰ متر به صورت کاملا آب گریز تولید می‌شوند. بلنکت‌های منعطف در بازه دمایی منفی ٢٠٠ تا مثبت ٦٥٠ درجه سلسیوس استفاده می‌شوند. ضریب رسانایی این محصول در ٢٠ درجه سلسیوس معادل ٠,٠٢١ وات بر متر کلوین بوده و توانایی رقابت با نمونه‌های خارجی را دارد.

با توجه به طول عمر بسیار بالای این عایق‌ها صرفه اقتصادی بسیار بالایی را ایجاد می‌کند. مقاومت مکانیکی بسیار بالا، قابلیت برشکاری راحت، ضخامت بسیار کم مورد نیاز و سایر خواص عایق سبب شده تا این محصول های‌تک گزینه بسیار مطلوبی برای صنایع مختلف باشد.

بلنکت‌های ۳ میلیمتری این شرکت، بلنکت‌های دما بالا هستند که محدوده تحمل دمایی آنها، بیشتر از انواع ۶ و ۱۲ میلیمتری است.

صنایع پالایشگاهی، پتروشیمی‌ها، صنعت فراورش و انتقال گاز طبیعی، صنایع مختلف شیمیایی، صنایع غذایی، ساختمان و سازه‌های مختلف، صنایع برودتی، سردخانه‌ها، صنایع نظامی، دفاعی، خودروسازی، نیروگاه‌های گازی و بخار، نیروگاه هسته‌ای، انواع لباس‌ها و پوشاک مانند کاپشن، کفش، چادر، کیسه خواب، کفی کفش، صنایع بالادستی نفت و گاز، صنعت فولادسازی، یوتیلیتی‌های مختلف صنایع، خطوط انتقال بخار و آب داغ، صنایع دریایی، کشتی‌سازی، صنایع هواپیمایی، صنایع هلیکوپتر، صنعت ماهواره‌سازی و صنایع مصرفی می‌توانند از مزایای متعدد این عایق‌ها بهره‌مند شوند.

عایق‌های هواژل

هواژل عایقی است مبتنی بر فناوری نانو، این عایق در برابر انتقال حرارت بسیار قوی است و تا دمای ۱۸۰۰ درجه سلسیوس را تحمل می‌کند و در اثر حرارت هیچ گونه گاز سمی از خود تولید نمی‌کند.

این عایق، فوق آب گریز (superhydrophobic) است و مانعی کارآمد در برابر رطوبت بوده و مانع خوردگی زیر سطحی خواهد شد. به دلیل ضریب انتقال حرارتی بسیار پایین عایق، مقادیر کمی از این عایق می‌تواند خاصیت عایقی حرارتی مناسبی بدهد.

ماهیت متخلخل آن موجب کاهش سرعت صوت در آن می‌شود و این مزیت باعث عملکرد عایقی این محصول در برابر امواج صوتی شده است. هواژل بر پایه سیلیس تولید شده و غیر سمی بوده و کاملا زیست سازگار است.

هواژل پودری و گرانول

دستاورد دیگر این شرکت پودر و گرانول‌های هواژل در فرم‌های شفاف و کدر تولید می‌شوند. با زاویه تماس بالای ۱۴۵ درجه فوق آب گریز هستند و به صورت افزودنی در مواد مختلف قابل استفاده است. دانسیته بسیار کمی داشته و نیز برای عایق کاری بین لوله‌های تو در تو و هر قالبی که بتوان آنها را درون آن ریخت، استفاده می‌شوند.

هواژل پتویی

بلنکت‌های هواژل شامل هواژل‌های قرار گرفته بر روی بسترهای انعطاف پذیر هستند که سبب می‌شود از هواژل‌ها در فرم‌های مختلف هندسی استفاده کرد. بلنکت‌ها دارای قابلیت استفاده در دماهای بسیار پایین و بسیار بالا هستند.

بلنکت‌های هواژل کاربردهای بسیار گسترده و متنوعی داشته و در حال حاضر بهترین عایق‌های حرارتی، صوتی رطوبتی دنیا به شمار می‌روند. هواژل‌های نانو متخلخل تمامی حفرات بستر را پر کرده و مکانیسم همرفت حرارتی از حفرات بزرگ را کاملا از بین می‌برند و خواص فوق آب گریزی به بستر می‌دهند.

*