کاربرد فناوري نانو در صنايع دفاعي

راي فناوري نانو, کاربردهايي را در حوزه هاي مختلف از جمله غذا، دارو، کشاورزي، پزشکي و زيست فناوري تا الکترونيک، کامپيوتر، حمل و نقل، انرژي، محيط زيست، مواد، هوافضا و امنيت ملي، پتروشيمي، علوم مواد، الکترونيک، کامپوترهاي کوانتومي و غيره بر شمرده اند...
مقدمه
کاربردهاي وسيع اين عرصه به همراه پيامدهاي اجتماعي، سياسي و حقوقي آن، اين فناوري را به عنوان يک زمينه فرارشته اي مطرح نموده است. هر چند آزمايش ها و تحقيقات پيرامون فناوري نانو از ابتداي دهه 80 قرن بيستم به طور جدي پيگيري شد، اما اثرات تحول آفرين، معجزه آسا و باور نکردني فناوري نانو در روند تحقيق و توسعه باعث گرديد که نظر تمامي کشورهاي بزرگ به اين موضوع جلب گردد و فناوري نانو را به عنوان يکي از مهم ترين اولويت هاي پژوهشي خويش طي دهه اول قرن بيست و يکم محسوب نمايند. اما بهتر است بدانيم به موازات پيشرفت هاي شگرفي که در اين زمينه حاصل شده است برخي ايده هاي خطرناک نيز شکل گرفته اند: مانند ساختن ماده اي به نام لکه قهوه ايي که در صورت عدم کنترل صحيح مي تواند در عرض چند ساعت سراسر جهان را احاطه کرده و در ميان جوامع نسبت به پژوهش گران و اهداف آنها ترس و واهمه ايجاد کند.
http://www.negahak.com/upload/d-5990717485.jpg
از نمونه هاي کاربردي فناوري نانو در سامانه هاي دفاعي – امنيتي مي توان به نانو مواد، نانو پودرها، نانوحسگرهاي مولکولي، نانو الکترونيک و MEMS اشاره نمود.
نانو مواد:مواد جديد و سبک، با مقاومت کششي بالا و عمر مفيدي چند برابر مواد متداول هستند که از نانو کامپوزيت ها و نانو روکش ها به عنوان دسته اي از اين مواد مي توان نام برد
نانو کامپوزيت ها و نانو فايبرگلاس:
به طور کلي کامپوزيت ها متشکل از ماده اي تحت زمينه ماده ديگري بعنوان تقويت کننده هستند. اين مسئله تنوع پذيري خاصي به اين مواد مي بخشد. برخي از نانو کامپوزيت ها ترکيبي از نانوالياف محکم کربن و الياف محکم کولار يا پلاستيک هاي مقاوم در برابر خوردگي هستند که بسيار بهتر از فولاد و آلومينيوم عمل مي کنند. نانو کامپوزيت هاي پيشرفته در بسياري از اشياي روزمره نظير بدنه قايقها، چوبهاي ماهي گيري و راکتهاي تنيس قابل کاربرد است، همچنين در صنايع هواپيمايي از قبيل هواپيماهاي ترابري نظامي، بالگردها، جنگنده ها، موشک اندازها و ماهواره ها رشد و توسعه قابل توجهي داشته است. استفاده از آهن آلات به دليل هزينه هاي بالا، وزن زياد و خوردگي در برابر شرايط جوي مقرون به صرفه نيست. به کارگيري کامپوزيت ها و نانو کامپوزيت ها علاوه بر استحکام خوب و ارزان قيمت بودن باعث سبکي و افزايش عمر مفيد قطعه مي گردد. جايگزيني نانو کامپوزيت هاي سراميکي و پلاستيکي در قطعات مکانيکي و بدنه خودروها و اشياي پرنده مثل موشک مي تواند متضمن کاهش مصرف سوخت، افزايش عمر مفيد، افزايش برد و پنهان ماندن از ديد رادار گردد. در سالهاي اخير مشاهده شده که افزايش نانو ذرات اکسيد آلومينيم به نيکل، موجب مي شود تا مقاومت کششي آن 5/2 برابر فولاد شود. آلومينيوم تقويت شده با الياف شيشه, اين اميد را ايجاد کرده است که بدنه هواپيماهاي آينده، 15 تا 28 درصد سبکتر از هواپيماهاي مشابه امروزي ساخته شوند. اين در حالي است که با دو برابر کردن ابعاد هواپيما (که از مواد سنتي ساخته شده باشد)، وزن آن سه تا چهار برابر مي شود. در اين ماده جديد، نانو الياف شيشه، در دماهاي بالا بين صفحات آلياژ آلومينيوم پرس شده اند. در آينده با پيشرفت فناوري توليد انبوه نانو لوله هاي کربني طويل، اين ماده با يک ششم وزن فولاد و50 برابر مقاومت کششي آن، جايگزين اين فلز قديمي مي شود و موجب دگرگوني در کل محيط زندگي خواهد شد. البته نه در آينده دور که هم اکنون اين نانو لوله ها براي حصول کامپوزيت هاي سبک، بسيار مقاوم و رساناي الکتريسته، به صورت نه چندان دراز ولي هم راستا براي اختلاط با پلاستيکها استفاده مي شوند؛ البته پيش از توليد تجاري ارزان اين نانو لوله ها براي مصارف نظامي(که کيفيت بر قيمت غلبه دارد)مي توان از اين مواد سود جست. منسوجات خود ترميم شونده و مغناطيسي هاي دائمي داراي انرژي مغناطيسي چند برابر مغناطيسهاي عادي (براي استفاده در موتورهاي الکتريکي) از ديگر موارد قابل ذکر در اين زمينه به شمار مي رود. فايبرگلاس با ساختار شبکه اي به صورت تار و پودي، استحکام زيادي دارد. در اين مواد، الياف شيشه به صورت تارهاي نازک و تحت شرايط خاصي توليد شده، به طرق متفاوتي به هم بافته مي شوند؛ رايج ترين نوع آنها الياف بافته شده به صورت حصيري و الياف سوزني است. فناوري نانو با اعمال آرايش تار و پودي بين مولکولها، نانو فايبرگلاسهاي بسيار محکم و سبکي ايجاد مي کند که نسبت به انواع امروزي برتري بسياري دارند. اين مواد در کشتي هاي مسافربري، شناورهاي نظامي و زيردرياي ها کاربردهاي فراواني دارند.
http://www.negahak.com/upload/d-jkhkj7168.jpg
نانو روکشها:
نانو روکشهاي تک مولکولي، يکي ديگر از زمينه هاي پژوهشي در حوزه نانو مواد است. لايه اي نازک از اين مواد را مي توان روي سطوح فلزي يا پلاستيکي نشاند و مقاومت سايشي و ضربه اي آنها را به شدت افزايش داد. از موارد جالب کاربردهاي نظامي در اين زمينه مي توان به موارد زير اشاره کرد:
- ساخت و طراحي لباسهاي مقاوم در برابر گلوله و مقاوم در برابر ضربه و آتش: استفاده از نانو روکش ها در الياف لباس هاي سربازان و نيروهاي امنيتي باعث سبک و قابل حمل شدن و استحکام آنها مي گردد.
- به کار بردن روکش هايي از جنس نانو اکسيدهاي فلزي براي تعمير قطعات فرسوده يا زنگ زده.
- ساخت کلاه هاي جنگي با مقاومت حرارتي بالا با استفاده از نانو روکش ها
نانوپودرها:
نمونه هايي از کاربردهاي نانوپودرها به شرح زير است:
- به دليل هم اندازه بودن اندازه برخي نانوپودرها با طول موج نور مرئي، اين طول موج را با تلألؤ بسيار زيادي منتشر مي کنند. مثلاً فلونورسانس فلز طلا در حالت نانو پودر بيش از ده برابر حالت معمولي آن است، لذا در مانورها يا موادي که نياز به پرش شديد طيف خاصي از نور مرئي يا مادون قرمز است، مي توان از نانو پودرهاي فلزي از جمله طلا استفاده کرد. به علاوه مي توان رنگهاي متکي بر نانوپودر را به جاي رنگهاي آلي به کاربرد و هواپيماهايي را که با فرسايش در سرماي شديد ارتفاعات مواجه هستند، رنگ آميزي خاص نمود.
- آلومينيوم در صورت واکنش با اکسيژن، چهار برابر هيدرازين انرژي آزاد مي کند، ولي واکنش گرمايي پودر به دليل کمبود سطح مؤثر، احتراق شديدي ندارد. اما نانوپودرهاي جديد آلومينيوم کاملاً مي سوزند و انرژي بالاي خود را آزاد مي کنند و مي توان در هر دو نوع سوخت جامد و مايع موشک، از آنها استفاده کرد. با توجه به سرعت واکنش احتراق، به نظر مي رسد به اکسيد کننده کمتري نياز باشد. همچنين از نانو پودرهاي فلزي مي توان به عنوان نسل بعد مواد انفجاري نيز ياد کرد.
نانو حسگرهاي مولکولي:
با پيشرفت علم در دنيا و پيدايش تجهيزات الکترونيکي و تحولات عظيمي که در چند دهه اخير و در خلال قرن بيستم به وقوع پيوست نياز به ساخت حسگرهاي دقيقتر، کوچکتر و داراي قابليتهاي بيشتر احساس شد. بالا بردن درجه حساسيت، بهره و دقت اين حسگرها به کشف مواد و ابزارهاي جديد نياز دارد. نانوحسگرها، حسگرهايي در ابعاد نانومتري هستند که به خاطر کوچکي و نانومتري بودن ابعادشان از دقت واکنش پذيري بسيار بالايي برخوردارند به طوري که حتي نسبت به حضور چند اتم از يک گاز هم عکس العمل نشان مي دهند. نانولوله ها به دليل دارا بودن خواص مکانيکي و الکترونيکي ويژه کاربردهاي متنوعي پيدا کردند از جمله مي توان به استفاده از آنها به عنوان حسگرهايي با دقت و سرعت بسيار بالا براي تشخيص مواد در غلظت هاي بسيار پايين اشاره کرد.
با کمک فناوري نانو مي توان به شکلهاي مختلف، حسگرهايي تهيه کرد که به صورت تغيير رنگ يا انتقال پيام، مواد شيميايي را در غلظت هاي مولکولي شناسايي کنند. از اين حسگرها مي توان براي آشکار سازي مواد مخدر و منفجره (مثلاً از بيرون چمدان) يا عوامل شيميايي مثل گازهاي اعصاب استفاده کرد. اين مسئله مي تواند روزي به صلاح بوياب منتهي شود.
http://www.negahak.com/upload/d-19818532.jpg
نانو الکترونيک:
نانو الکترونيک به عنوان يک فناوري متحول کننده همه چيز را, (از جمله فناوري نظامي) در هم خواهد ريخت. واقعيت مجازي پيچيده تر متکي بر نانو الکترونيک، مي تواند در شبيه سازي عيني بسياري از رخدادهاي استفاده شود و سامانه هاي مديريتي و آموزشي پرسنل را ارتقا دهد. قوي تر بودن تراشه هاي الکترونيکي، بيان گر دقت ناوبري، هواپيما و موشک هاست. کافي است تصور کنيد يک ابررايانه را در ون يک موشک قرار داده ايم. توانايي تحليل و انتقال داده بالا، موجب مي شود سنجش از راه دور(که در شناسايي عمليات نظامي دخيل است) بيشتر مفيد باشد و اطلاعات بيشتري را بتوان از آن استخراج کرد. مثل ردگيري يک پايگاه زيرزميني يا حرکات دشمن در پس مه و گرد و غبار, شايد در آن هنگام ساده ترين کارها، پيش بيني زمان دقيق نزولات آسماني و شکستهاي نظامي باشد. آنچه مسلم است اين که، اثرات چنين فناوري بزرگي را به سختي مي توان پيش بيني کرد.
:NEMs
اين سامانه، بيانگر سامانه هاي مکانيکي– الکترونيکي در ابعاد نانومتر است. اين سامانه ها نوعي فناوري ويژه اند که کاري مشابه حسگرها دارند. اين تراشه هاي کوچک به صورت بازوهايي کوچک يا مانند چشم هستند که عمل مخابره کردن پيام هاي محيطي مثل گرما، فشار، سرعت و ... را بر عهده دارند. از مزاياي اين سامانه, کوچکي آن است که مي شود در همه جا آن را استفاده کرد، ارزان بودن و مصرف انرژي کم و سادگي در تعمير از ديگر خصوصيات اين سامانه است. از اين سامانه ها مي توان در موشکها جهت هدايت بهتر و همچنين در خمپاره اندازها براي حذف سامانه هاي مکانيکي از آن سود جست. برخي از شرکت هاي خارجي در پي جايگزيني سامانه هاي NEMS به جاي مين هاي ضد نفر هستند. اين سامانه شامل مجموعه اي از حسگرهاي سنجش از راه نزديک و دور است و مي تواند به کامپيوتر دستي فردي در چند کيلومتر دورتر هشدار دهد که شخصي در حال نفوذ است.
نتيجه گيري:فناوري نانو داراي دامنه استفاده وسيع در صنايع دفاعي– نظامي است و تأثير عمده اي در پيشرفت هر چه بيشتر سامانه هاي دفاعي دارد. هوشمندي بيشتر، اندازه و وزن کوچکتر، از مهم ترين نتايج کاربردهاي فناوري نانو در صنايع دفاعي است. برخي اطلاعات منتشره در دنيا نشان مي دهد که بعضي از دستاوردهاي آن در سال هاي جاري به تحقق پيوسته يا خواهد پيوست.