فناوری نانو دارای سابقه زیادی نیست. این موضوع برای نخستین‌بار حدود 40سال پیش مطرح شد. در سال1959 ریچارد فیمن، دانشمند کوانتوم نظری و دارنده جایزه نوبل، مطرح کرد که اگر دانشمندان ترانزیستور‌ها را ساخته‌اند، ما با علم اتمی می‌توانیم همین ترانزیستور‌ها را با مقیاس بسیار کوچک بسازیم. او قصد داشت تا با قرار دادن اتم‌ها در کنار یکدیگر کوچک‌ترین مصنوعات بشری را بسازد. فناوری نانو، عنصری اساسی در درک بهتر طبیعت در دهه‌های آتی خواهد بود و تمامی امور بشری را دستخوش تغییرات خواهد کرد؛ از جمله تولید مواد و محصولات صنعتی، پزشکی و بدن انسان، دوام‌پذیری منابع کشاورزی، آب، انرژی، مواد و محیط‌زیست پاک، هوا و فضا، صنعت الکترونیک و... .
فناوری نانو تقریبا در تمامی فناوری‌ها و حوزه‌های مرتبط، انقلابی ایجاد کرده، همچنین اثرات بسیار مهمی را در بخش حمل‌ونقل به همراه خواهد داشت. مزایای بالقوه فناوری نانو در حوزه حمل‌ونقل، گسترده و فراگیر است. در صنعت خودرو 3عامل ایمنی، راحتی و زیست‌محیطی از اهمیت خاصی برخوردارند. در تمام جنبه‌های «ایمنی»، «راحتی» و «زیست‌محیطی» تأثیر فناوری نانو وجود خواهد داشت؛ تولید خودروهای سبک‌تر با مصرف سوخت کمتر با استفاده از موادی که با بهره‌گیری از این فناوری تولید می‌شوند، احداث پل‌هایی که دچار فرسایش نمی‌شوند و جاده‌هایی که به تعمیر و نگهداری نیاز ندارند، ابزارهای کوچکی که در خودروها برای حذف آلودگی ناشی از احتراق سوخت تعبیه می‌شوند. «فناوری نانو» به‌طور کلی در زمینه‌های زیر به شکل بالقوه برای ایمنی در حمل‌ونقل دارای کاربرد است.
فناوری اطلاع‌رسانی
با تجهیزات الکترونیک مولکولی، یک تراشه رایانه‌ای به‌تنهایی می‌تواند میلیاردها ترانزیستور بسیار کوچک را در خود نگاه دارد. استفاده‌های ویژه در حوزه حمل‌ونقل عبارتند از:
خودروهای بدون راننده برای مصارف غیرنظامی یا نظامی
ارتباطات پیشرفته که مزایای سیستم‌های هوشمند حمل‌ونقل را به حداکثر افزایش می‌دهند و مجموعه نیازهای سفر را تأمین می‌کنند.
حسگرهای پیشرفته که مدام وضعیت و عملکرد زیرساخت‌ها، خودروها و اداره‌کنندگان را به تصویر می‌کشد.
مواد و مصالح
فناوری نانو موادی را برای مصارف حمل‌ونقلی تولید خواهد کرد که سبک‌تر، قوی‌تر و در نهایت قابل برنامه‌‌ریزی بوده و به‌دلیل عمر طولانی سرویس‌دهی و کاهش میزان خرابی اینگونه مواد، هزینه‌های آن کاهش می‌یابد. از مجموع کاربردهای اصلی فناوری نانو در بخش حمل‌ونقل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
سطوح فلزی با روکش نانویی برای دستیابی به حداکثر مقاومت، حداقل اصطکاک و حفاظت مطلوب مواد در برابر خوردگی و فرسایش
مواد مناسب برای زیرساخت‌ها و خودروها
مواد هوشمند ضمن بررسی و درک وضعیت خود و برآورد میزان سالم بودن درصورت نیاز، تعمیرات لازم را به عمل می‌آورند. همچنین باید به مواد «Self-heathing» (قابلیتی که مواد در صورت خرابی به‌خودی خود درست می‌شوند)، مواد ضد‌حریق در خودروها و هواپیماها اشاره کرد.
کاهش‌آلودگی
فناوری نانو به شکل بالقوه‌ای باعث کاهش مصرف سوخت و اثرات آن بر محیط‌زیست خواهد شد. به‌عنوان مثال، حسگرهای تولیدشده با استفاده از فناوری نانو را می‌توان برای آشکار کردن آلاینده‌های خودرو و یافتن هرگونه آلوده‌کننده استفاده کرد. سایر موارد کاربردی عبارتند از:
تولید مواد خاصی که با استفاده از فناوری نانو تقویت‌شده و آنها را می‌توان جایگزین اجزای فلزی خودروها کرد که درصورت جایگزینی و استفاده از اینگونه مواد سبک، میزان آلاینده‌های Co2 سالانه بیش از 50میلیارد تن کاهش می‌یابد.
فناوری‌های نانو در خودرو؛ تایر‌های هوشمند
در سال‌های اخیر، دکتر جلیلی، استادیار مهندسی مکانیک دانشگاه کلمسون، به همراه تیم تحقیقاتی خود، در زمینه تایر‌های هوشمند فعالیت کرده است. در این تایرها، حسگرهای الکترونیک بسیار هوشمندی قرار داده می‌شود که ممکن است روزی منجر به تشخیص تغییرات شرایط جاده و دادن پاسخ‌های متناسب به این تغییرات شوند. تایر‌های هوشمند دارای حسگرها و فعال‌کننده‌هایی مبتنی بر مواد پیزوالکتریک هستند که می‌توانند به‌صورت کلاف درون لاستیک تایر قرار داده شوند. حسگرها هر اتفاقی برای تایر (اعم از نقص یا کاهش فشار) را حس کرده و اطلاعات لازم را به واحد کنترل موتور اتومبیل ارسال می‌کنند، سپس فعال‌کننده‌ها، مواد پیزوالکتریک را فعال کرده و تغییراتی را در تایر به‌وجود می‌آورند تا مشکل رفع شود و راننده سیگنالی را مبنی بر تنظیم شرایط تایرها دریافت می‌کند.
نانو لوله‌های کربنی در نقش شمع موتورها
کشف این پدیده که نانو لوله‌های‌کربنی تنها به وسیله تابش نور جرقه می‌زنند، می‌تواند منجر به احتراق مؤثرتر موتور خودرو و سوخت موشک‌ها شود. موتورهای بنزینی استاندارد با تکیه بر جرقه‌ای که در نتیجه اعمال ولتاژ بالا بین دو الکترود در نوک شمع تولید می‌شود شروع به کار می‌کنند. این جرقه مخلوط سوخت و هوا را در محفظه احتراق شعله‌ور کرده، انبساط گاز حاصل موجب حرکت پیستون می‌شود اما عمل جرقه زدن تمام سوخت را نمی‌سوزاند و سوخت زائد از طریق اگزوز اتومبیل وارد هوا شده و سبب آلودگی می‌شود و اگر سوخت موشک به‌طور ناقص بسوزد، مخلوط اکسیژن و هیدروژن ایجاد می‌شود که می‌تواند در اثر یک جرقه باعث انفجار موشک شود. نانو لوله‌ها می‌توانند از طریق توزیع عمل احتراق در سراسر سوخت از این پدیده جلوگیری کنند. بدین ترتیب که نانولوله‌ها به درون سوخت وارد شده و با هوای داخل سیلندر به‌طور یکنواخت مخلوط می‌شوند. در اثر جرقه نور حاصل از LED، نانو لوله‌ها مشتعل شده و صدها شعله ریز بدون حضور شمع، سراسر سوخت را شعله‌ور می‌کنند. بنابراین اگر یک یا چند نانو لوله به‌طور ناقص عمل کنند، باقی نانولوله‌ها نقش خود را ایفا می‌کنند. این سیستم خیلی کارا و مؤثر است زیرا توزیع نانولوله‌ها در سوخت به این معنی است که تمام گرمای تولیدشده یکباره برای حرکت دادن پیستون به کار می‌رود؛ بنابراین اتلاف گرما کمتر خواهد بود و تمام سوخت سوزانده می‌شود. این افزایش کارایی می‌تواند هزینه‌های لازم برای موتورهای جدید را توجیه کند.
نانو در محافظت از بدنه خودرو
فناوری نانو امروزه به‌شدت فناوری پوشش اجسام را تحت‌تأثیر قرار داده است. در این فناوری موادی در مقیاس نانو روی اجسام به‌صورت پوشش قرار می‌گیرد که بسیاری از خواص منفی اجسام را خنثی می‌کند. هدف اصلی این فناوری، کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی، جلوگیری از اتلاف انرژی و افزایش مقاومت در برابر خوردگی است. یکی از انواع پوشش‌های فناوری نانو «نانو ذرات طلا» است و یکی از موارد مهم استفاده از پوشش‌های نانو در صنعت «خودروسازی» است. با پوشش دادن بدنه اتومبیل به وسیله نانوذرات طلا، می‌توان براقی بدنه اتومبیل را دوام بخشید. با کمک این فناوری، نواحی زاویه‌دار بدنه اتومبیل مدور به‌نظر می‌رسد. با فناوری نانو بدون آنکه جنس بدنه اتومبیل و قالب‌های آن را تغییر دهیم با هزینه‌ای بسیار اندک جلوه، زیبایی و دوام رنگ اتومبیل را افزایش می‌دهیم.
رنگ محافظ خودرو
رنگ‌های اتومبیل معمولی، پوشش براقی دارند که از زنجیره‌های کربنی طولانی ساخته شده است. اما «نانو رنگ» از ذرات سرامیکی- معدنی ساخته شده‌است که می‌تواند به‌شدت متراکم شده و مقاومت رنگ در مقابل خراش را بسیار بالا ببرد. لاک تمیزکننده جدید باعث می‌شود تا رنگ خودرو بسیار ضد‌خراش‌تر از رنگ‌های قدیمی شود. این فناوری جدید کیفیت درازمدت را افزایش داده و ارزش خودروهای سواری دست‌دوم را حفظ می‌کند. ذرات نانو خاصیت ضد‌خراشی را 3برابر بهبود بخشیده و جلای رنگ را در طولانی‌مدت حفظ می‌کنند. جلای رنگ با این فناوری ۴۰درصد بیشتر از جلای حاصل از لاک‌های تمیزکننده قدیمی است. متخصصان در حال تحقیق روی رنگ‌هایی هستند که نیازی به جلادهی ندارند. همچنین رنگ‌هایی که نور خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند و رنگ‌هایی که چرک و کثیفی را به‌خود نگیرند.
تأثیر فناوری نانو بر آسفالت
در سال1870 یک شیمی‌دان بلژیکی با نام دسمت نخستین سنگفرش آسفالت واقعی را که مخلوطی از ماسه بود در برابر تالار شهر در نیویورک ایجاد کرد. طراحی دسمت در بزرگراهی در فرانسه در سال1852 مورد الگوبرداری قرار گرفت، سپس دسمت خیابان پنسیلوانیا در واشنگتن را آسفالت کرد که سطح این پروژه 45149مترمربع بود، همچنین به‌عنوان نشانه‌ای از رشد این محصولات در آینده، چندی است که کار روی آسفالتی که در موقع خرابی خودش را تعمیر کند، آغاز شده است. به‌کارگیری فناوری نانو در ساخت زیربناهای مربوط به حمل‌ونقل تقریبا معادل با تلاش بشر برای فرستادن انسان به ماه در سال 1960 است. در سال 2005 ایده ساخت آسفالتی برای بزرگراه‌ها که بتواند خودش را تعمیر کند برای بسیاری دور از ذهن می‌نمود؛ بنابراین صنعت آسفالت- قیر به یک تحول نیاز دارد تا مردم بتوانند امکانات فناوری نانو را دیده و مزایای آن را درک کنند. تحقیقات در این زمینه همچنان ادامه داشته و محققان آن به نتایج مثبتی رسیده و امید زیادی به رسیدن محصول دارند.
نانو شیشه خودرو
این پوشش با قرار گرفتن روی شیشه خودرو، مانع از نشستن آب باران و برف و گل و لای روی شیشه می‌شود. این شیشه‌ها دارای خواص خودپاک‌کنندگی هستند. با استفاده از این پوشش، نیازی به برف‌پاک‌کن که مانع از ماندن آب یا هر نوع آلودگی دیگر روی شیشه خودرو می‌شود، نخواهید داشت. نانو شیشه خودرو، ماده‌ای است که باعث می‌شود آلودگی روی شیشه خودبه‌خود در کمتر از یک ثانیه پاک شود. این ماده که به‌صورت مایع است با آغشته کردن سطح شیشه به یک لایه نازک از آن، می‌توان از نشستن آب روی شیشه جلوگیری کرد. این مایع به مولکول‌های سطح شیشه می‌چسبد و باعث منحرف شدن آب از روی شیشه می‌شود. باید توجه کنید که این ماده یک لایه نیست که روی سطوح کشیده شود بلکه تغییر شیمیایی در سطح مولکولی است که از آلوده شدن سطوح جلوگیری می‌کند. این ترکیب آب‌گریز، نمی‌گذارد آب یا هر ذره دیگری روی سطح شیشه خودرو بنشیند. این ماده بسیار نازک و شفاف است و اصلا قابل مشاهده به وسیله چشم نیست و در نتیجه سطوح شفاف مانند شیشه‌ها و لنزهای دوربین نیز به وسیله آن به راحتی محافظت می‌شوند. این ذرات نانو روی مولکول‌های سطوح می‌چسبند و مانع از نفوذ هر نوع ماده دیگر روی سطح می‌شوند. شیشه‌هایی که با استفاده از فناوری نانو ساخته می‌شوند، اجازه می‌دهند که آلودگی‌ها با آب ترکیب شوند و به این وسیله بدون دخالت هیچ ماده دیگری از روی شیشه سر بخورند. این مواد همچنین مانع از رسوب نمک‌ها روی سطوح شیشه می‌شوند. همچنین این مواد به وسیله آب، موادپاک‌کننده یا فشار فیزیکی از سطح شیشه جدا نمی‌شوند. نانو را می‌توان فناوری قرن نامید. امروزه دستیابی به این فناوری یعنی انقلاب و تحول عظیم در دانش بشری و این مهم میسر نمی‌شود مگر باتوجه فراوان دولتمردان به امر تحقیقات و پژوهش و فراهم ساختن بسترهای مناسب جهت تحقیقات و آزمایش‌های فراوان برای رسیدن به اهدافی که در آینده تأثیرات شگرفی در کشور به‌دنبال خواهد داشت.
رسیدن به اهداف موردنظر نیازمند سرمایه‌گذاری کلان در این فناوری است. خوشبختانه ستاد ویژه فناوری نانو در کشور تأسیس شده و در این راه فعالیت‌های قابل توجهی نیز انجام داده است اما جای متولیان امر حمل‌ونقل کشور در کمیته آن خالی به‌نظر می‌رسد چراکه صنعت حمل‌ونقل از پتانسیل مطلوبی برای رشد برخوردار بوده و دورنمای آن متأثر از فناوری نانو بسیار روشن است. با توجه به کاربرد فراوان فناوری نانو در بخش حمل‌ونقل باید نگاهی ویژه به این فناوری کرده و در قالب کاملا متمایز از سایر علوم با خلق ایده‌های نوین و به‌دنبال آن پژوهش و تحقیقات به دستاوردهای علمی نایل شد. به‌طور قطع دستیابی به فناوری‌های نانو در حمل‌ونقل منافع عظیمی برای دولت و مردم در پی خواهد داشت که از جمله می‌توان به کاهش حوادث ترافیکی و ارتقای ایمنی مردم در ترافیک اشاره کرد. از طرف دیگر، به‌دلیل اثرات این فناوری بر اکثر علوم موجود، متخصصان رشته‌های مختلف بدون گرایش به مباحث مقیاس نانو در دهه‌های آینده، فرصتی برای رشد نخواهند داشت و شکوفایی بسیاری از فناوری‌های مهم ازجمله فناوری اطلاعات و بیوتکنولوژی به‌عنوان دو دستاورد بسیار عظیم قرن بیستم بدون بهره‌گیری از فناوری نانو دچار اختلال خواهد شد. از این جهت این مسئله برای دانشگاهیان، محققان و مسئولان هر کشوری امری حیاتی است.
* استادیار دانشگاه علوم انتظامی و عضو مرکز تحقیقات و ارتقای ایمنی دانشگاه شهید بهشتی
