[Financial Express]ナノテクノロジーは新しい言葉ではありません。一般的な意味では、「21世紀の製造技術」です。それほど昔のことではありませんが、アメリカの物理学者リチャード・ファインマンが、1959年12月29日にカリフォルニア工科大学で行われたセミナーで「底には十分な余地がある」と題した講演で、ナノテクノロジーまたはナノサイエンスのアイデアを初めて発表しました。彼のアイデアはそこで止まりませんでした。世界はナノテクノロジーを受け入れてきました。この技術は現在、農業、化学、環境、自動車、医学、建築などで広く使用されています。
ナノテクノロジーは、解剖学的および分子的スケールでの物質の操作として知られています。ほぼ原子レベルでのガジェットや機械の製造と使用であるナノテクノロジーは、人類に利益をもたらす次の大きな革命の原動力になると期待されています。ナノテクノロジーの実際の定義はかなり広範囲です。一般的に、科学および工学用語では、ナノとは、1 から 100 ナノメートル (0.000000001 メートル) のサイズの少なくとも 1 つの次元を持つ物質の操作です。これは実際に原子スケールになりますが、この方法で構築できる製品はもう少し大きく、顕微鏡レベルから 1 ミリメートル未満のものまでさまざまです。もっと簡単に理解するために、髪の毛の 4 万分の 1 がナノです。ウイルスは通常 100 ナノメートルの大きさです。したがって、これまでの最小単位はナノです。10 個の水素原子が一列に並んでいると、長さは 1 ナノメートルに相当し、肉眼では見えません。
この種の技術は、多くの分野で応用されます。現在の議論は自動車分野に限定されます。自動車とモータースポーツの分野では、多大な利点が期待されています。近い将来、ナノテクノロジーは運転と車両の世界に多大な影響を与える可能性があります。ナノテクノロジーはモータースポーツの非常に多くの分野に関係する可能性があり、最も重要な有望な技術の 1 つであり、多くの研究者の関心を集めていることは事実です。これにより、この分野での成果が増加し、この刺激的で非常に適応性の高い科学分野が他の輸送分野を前進させる可能性が大きく広がりました。
エンジン: 弊社の内燃エンジンでは、性能の向上とサイズと重量の削減の両方を重視しています。これら 2 つの要素が組み合わさると、通常、高性能エンジンにとって大惨事となりますが、ナノエンジニアリングにより、その両方を安全に実現できるようになりました。機構の基本的な可動部品を収容するエンジン ブロックは、従来は鋳鉄で作られていました。エンジンの中心部で発生する高温と高圧に耐えられる唯一の実用的な素材だったからです。しかし、エンジニアたちはすぐに、鋳鉄の約 3 分の 1 の重さの特定のグレードのアルミニウムも適していることに気付きました。
しかし現在、科学者たちは原子レベルのナノエンジニアリングでアルミニウムを操作し、現在の強力なアルミニウム合金よりもさらに軽量でありながら強度の高い材料を生産する方法を習得しました。これにより、現代のエンジンに見られるますます過酷な条件でも、燃料効率がさらに向上し、耐久性が向上します。内燃機関は高温の方が性能と効率が向上するのは事実であるため、これは常にエンジン設計者の目標です。現在、金属基板上にエンジニアリングセラミックの極薄層を配置し、高温と摩耗条件に耐えることができる表面を作成する方法も試されています。エンジンブロック材料の基本構造、表面アーキテクチャ、またはその両方を変更することで、熱放散、摩耗特性、高温での強度の点でエンジニアに大幅な柔軟性を提供できます。
エンジン オイルも改良され、特に現代のエンジンの過酷な環境に耐える能力が向上しました。ナノ操作により、内部表面に長時間付着できる新しい種類のオイルが開発されました。ナノ操作を使用して、内部表面に長時間付着できる新しい種類のオイルが製造されました。つまり、エンジンが始動すると、オイルが適切な位置にあり、最初から保護を提供します。ナノテクノロジー オイルは、エンジン部品間の許容差が小さくなり、部品同士がより密接に連携して動作するようになるため、はるかに多くの使用にも耐えることができます。
シャーシとフレーム: 自動車工学におけるナノテクノロジーの革新の最大の影響は、自動車部品の軽量素材の開発に見られるかもしれません。強度を維持または強化しながら重量を減らすことで、車両はより軽量で、より安全で、より燃費の良いものになります。燃料効率は、車両がガソリン、ディーゼル、電気のいずれであっても、その重量の関数であり、非常に小さな重量の削減でも、達成可能な燃費を大幅に向上させることができます。車両重量を削減する最良の方法の 1 つは、構造シャーシ部品と外装に軽量素材を使用することです。これは、材料のナノ操作により、交換したパネルやシャーシよりも強く、より軽量で、より強いパネルやシャーシを作成できるもう 1 つの領域です。ナノテクノロジーは、損傷後に自己修復して自己修復できるプラスチック パネルの作成にも貢献しています。
バッテリー: 次世代の電気自動車は、以前よりも人気が高まっています。エンジニアや研究者は、性能を犠牲にすることなくバッテリー寿命を延ばす方法を模索しています。その結果、性能の向上と寿命の延長が期待できるリチウムシリコンバッテリーが誕生しました。
電極の貯蔵密度を高めるために、いくつかの種類のナノ材料が研究されてきました。固体ポリマーゲルに アル2O3、シO2、または ズルO2 ナノ粒子を加えると、電解質の伝導性と貯蔵容量が大幅に向上します。また、高温耐性があるため、大型車両などの過酷で高ストレスの用途に適している固体セラミックも研究されています。ナノ構造材料は電解質材料の表面積を大幅に増加させることができ、ナノ粒子はセラミックまたはゲルの伝導性を十分に高めて液体電解質を置き換え、短絡の可能性を減らすか、なくすことができます。
燃料電池: ナノテクノロジーは燃料油やエネルギー部門のあらゆる分野で使用されています。以下は、ガソリンやディーゼルなどの化石燃料の不足を解消するためにナノテクノロジーが役立ついくつかの方法です。低品質の原材料から燃料をより手頃な価格で生産できるようにする
• 低品位の原材料からの燃料生産を経済的にする
• エンジンの燃費向上
• 通常の原材料からの燃料生産をより効率的にする
ナノテクノロジーは、触媒をより効果的にすることで、これらすべてを実現できます。触媒は、特定の温度で燃焼する燃料の割合を高めたり、原材料を燃料に変えるために必要な温度を下げたりすることができます。より大きな粒子で作られた触媒と比較すると、ナノ粒子で作られた触媒は、反応する化学物質と相互作用する表面積が広くなります。触媒は、表面積が大きいため、一度により多くの化学物質と相互作用できるため、より効果的です。ナノテクノロジーは、炭化水素燃料のクリーンな代替技術である燃料電池も改善しています。
塗料とコーティング: ナノテクノロジーは、自動車の塗装技術に大きな進歩をもたらしました。ナノコーティングは、カーシーラントやワックスによるカーケアよりも耐久性が高く、保護力も高いです。また、車の塗装やフロントガラスの小さな損傷も除去します。ナノテクノロジーのビーディング効果により、悪天候でも安全性が高まり、保護力も高まります。
ナノサイズの無機フィルター層は、自動車のボディの露出部分にますます多く適用され、過酷な環境からボディを保護し、自己修復能力を高めています。また、「スマート」粒子は汚れや垢をはじき、車を清潔に保つのにも役立ちます。一方、配向可能な表面粒子の新しい開発により、近い将来、粒子に小さな電荷を付与することで、車の外装の色を変更できるようになるかもしれません。
内装: ナノテクノロジーを駆使した特殊な生地の使用により、自動車の内装は新鮮で無臭、清潔に保たれるだけでなく、細菌の繁殖を防ぎ、柔らかく、見た目も良く、完全に安全な内装を実現しています。また、素材のナノ粒子の方向を変えることで内装の色を変更できる開発も進められており、ユーザーは優れた抗菌性を保ちながら、好きな色の組み合わせを選ぶことができます。
タイヤ用ナノ粒子充填剤: ナノテクノロジーは、タイヤの性能と耐久性を高めるために使用されています。カーボンまたはシリカのナノ粒子は、長年にわたりタイヤゴムの充填剤として使用されてきました。シリカは本来ゴムと混ざりにくいため、現在では両方の成分とよく結合してより安定した材料を作り出すことができるオルガノシランと組み合わせて使用されることが多くなっています。
毎日新しいものが発明され、ナノテクノロジーのさまざまな側面に関する研究が行われています。その結果、科学は大きく進歩しました。研究に終わりはありません。ナノテクノロジーは、何らかの分野で使用されています。ナノテクノロジーの応用により、窓、ワイパー、シートカバー、シートベルトなどのさまざまな部品を含む自動車工学と産業が大幅に進歩しました。私たちは、これらの成功が続くことを期待しています。
自動車分野では、ナノテクノロジーはますます人気が高まり、まさに巨大なビジネスとなっています。原子レベルで材料を操作する新しい方法が見つかるにつれて、新しい用途が生まれます。これは将来、よりクリーンで、より静かで、より快適な自動車につながるでしょう。それは良いことしかありません。
モハマド・マフィズール・ラーマン大佐はバングラデシュ・ディーゼル工場株式会社の取締役です。
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Bangladesh News/Financial Express 20240723
https://today.thefinancialexpress.com.bd/editorial/automotive-industry-and-nanotechnology-1721829851/?date=23-07-2024
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