ارتقای ایمنی با جابهجایی اتمها
سولماز سلیمانی-پژوهشگر
از جمله رایجترین مشکلات پوششهای غیرنانویی، بستن خزه به بدنه کشتیها است که باعث افزایش نیروی مقاومت در نتیجه افزایش مصرف سوخت (افزایش ۴۰ درصدی سوخت) و هزینه سالانه بیش از ۲۰۰ هزار میلیون دلار در سال میشود، اما بدترین اثر مخرب آن، تولید گازهای گلخانهای مانند کربندیاکسید است که باعث آلودگی محیطزیست میشود. علاوه بر این، باعث خوردگی فلزات میشود و سطح ایمنی کشتیها را پایین میآورد. گفتنی است، با بکارگیری فناورینانو میتوان کشتیهایی با وزن کم، استحکام بالا همراه با پوششهای مقاوم در برابر خوردگی و بهصرفه از نظر اقتصادی و کاهش آلودگی داشت.در این زمینه، با حمایت بنیاد ملی علم ایران، دانشمندان توانستند به ارائه راهکاری در حل معضلات رسوبات زیستی دریایی، در صنایع حملونقل دریایی بپردازند.
نانوتکنولوژی محدودهای از فناوری است که در این محدوده، انسان میتواند انواع ترکیبات، آلیاژها، وسایل و ابزارها و بهطورکلی، سیستمها و سازههای گوناگون را در مقیاس اتمی و مولکولی و در ابعاد نانومتری طراحی کند و به مرحله ساخت برساند.روش ساخت نانویی در بیشتر موارد، بهصورت جابهجا کردن اتمها و مولکولها و قرار دادن آنها در موقعیتهای مناسب است. در حقیقت نانوتکنولوژی شامل قرار دادن اتمها در جای خاص خود است و اجازه میدهد تا موادی سبکتر، محکمتر، ارزانتر و با دقت ابعادی بالاتر ساخته شوند. یکی از اکتشافات بزرگ مربوط به نانوتکنولوژی استفاده از جاذبهای کربنی مانند نانوگرافن و نانوگرافناکساید است.همواره رسوبات زیستی دریایی از جمله بستن خزه روی ابزارهای متحرک و ثابت در حملونقل دریایی، معضلی دیرینه و پرهزینه برای صنایع دریایی محسوب میشوند.
جلبکهای سبز، دیاتومها و صدفها بهدلیل چسبندگی خود به سازههای انسانساخت از جمله زیردریاییها و کشتیها و آسیب به آنها مشهور هستند. اگرچه راهحلهایی بهصورت پوششهای مقاوم در برابر رسوبات دریایی وجود دارند، اما بسیاری از آنها در طبیعت، آفتکش محسوب میشوند و هنوز لازم است که راهحلی گسترده، موثر و ایمن از نظر زیستمحیطی اتخاذ شود و به بازار بیاید.از آنجایی که رشد اجتماعات رسوبی روی بدنه کشتیها موجب افزایش بار کشتی، کاهش قابلیت مانور، افزایش مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانهای میشود، از اینرو هم هزینههای اقتصادی و هم زیستمحیطی را افزایش میدهند. بههمیندلیل، امروزه، رقبای اصلی پوششهای آفتکش ضدرسوب، پوششهای موسوم به «آزادساز ـ رسوب» هستند که مانع جذب رسوبات میشوند.طی چند سال گذشته، گرافن و گرافناکساید (نوعی ساختار کربنی که بهعنوان سبکترین، قویترین، نازکترین، بهترین هادی حرارتی و الکتریک شناخته میشود) موردتوجه دانشمندان قرار گرفته و کاربردهای زیادی برای آن تعریف شده است تا جایی که این ماده را «جادوی قرن ۲۱» مینامند. گفتنی است، باتوجه به جدید بودن آن، این ماده، کاربردهای زیادی در حوزه دریایی دارد که کمتر به آن توجه شده است. بههمیندلیل، نیاز به مطالعه و تحقیق بیشتر در این زمینه احساس میشود.
تاکنون پژوهشی با این محوریت که به حل چالشهای اجتماعات رسوبی روی بدنه کشتی بپردازد، انجام نشده است و رنگهای آنتیفولینگ یا ضدخزه موجود در بازار براساس مواد و روشهای شیمیایی تولید میشوند که خسارتهای جبرانناپذیری به محیطزیست وارد میکنند و البته هزینههای هنگفتی هم دارند. در این مطالعه برای نخستینبار نانوکامپوزیتگرافناکساید احیاشده با ترکیبات طبیعی دریایی که دارای خواص آنتیفولینگی (ضدخزگی) است، سنتز و ترکیب شد. با این روش نهتنها به محیطزیست آسیبی وارد نمیشود، بلکه ارزانتر از رنگها و ترکیبات ضدخزگی موجود در بازار است. حتی باعث از بین رفتن موجودات مزاحم میشود و هزینههای مربوط به حذف این موجودات از بدنه کشتی را نیز کاهش میدهد.حمایتهای اقتصادی از چنین دستاوردهایی در راستای توسعه حملونقل دریایی اهمیت زیادی داد. اگر از این طرح پژوهشی، حمایتهای مالی انجام شود، در تمامی حوزههای صنعتی بهویژه صنعت حملونقل دریایی و سکوهای نفتی میتوان از آن استفاده کرد و کاهش خسارتهای ابزاری را بهدنبال دارد.
در انجام این طرح با چالشهایی نظیر دسترسی به منابع مواد اولیه، امکانات و تجهیزات مواجه بودهایم و بهاعتقاد من، ریشه این معضل در ضعف ارتباط میان صنعت و دانشگاه است که متاسفانه این طرح در صنعت هنوز جایگاه خود را پیدا نکرده است.