فناوری نانو و عوامل فیزیکی

فناوری نانو و عوامل فیزیکی

فرمت: pdf  تعداد صفحات: 27

فهرست:

• نقش فناوری نانو در کاهش آلودگی های صدا و ارتعاش
• کاربرد فناوری نانو در روشنایی
• کاربرد فناوری نانو در بهداشت پرتوها

مقدمه:

امروزه صدا و ارتعاش از معضلات اساسی دنیای صنعتی بوده و خیل عظیمی از افراد چه در محیط کار یا در محل زندگی خود از آزار ناشی از آن در مخاطره اند. زندگی ماشینی سبب شده است که انسان در محیط پر استرس با منابع صدا و ارتعاش هم زیستی توأم با ناراحتی را تحمل کند. از یک سو، تعداد کثیری از شاغلین به واسطه حرفه خود مجبور به مواجهه با این دو عامل فیزیکی، و از سوی دیگر از دید صنعتی وجود صدا و ارتعاش نشانگر پایین بودن سطح فناوری، عملکرد نامطلوب دستگاه ها و یا استهلاک آنها می‌باشد. دستگاه های معیوب یا ناقص بخش مهمی از انرژی مصرفی خود را از طریق صدا و ارتعاش هدر می دهند، لذا چه از نظر اقتصادی و چه از نظر بهداشتی لازم است که این دو عامل مورد کنترل قرار گیرند.

صوت چیست؟

امواج صوتی شکلی از امواج مکانیکی طولی هستند (که توسط جسم مرتعش ایجاد شده است) عموما در هوا منتشر می شوند و در برخورد با گوش انسان احساس شنیدن ایجاد می کنند. محدوده فرکانس قابل درک برای انسان بین 16 تا 20000 هرتز است. به امواجی که دارای فرکانس بیشتر از این محدوده اند فراصوت و به امواجی که فرکانس آنها کم تر از این محدوده است فروصوت گویند.

چرا برخی از سیستم های مرتعش صوت دلنشین ایجاد می کنند و بعضی صوت ناهنجار؟

هنگامی که بسامد، هم زمان شنیده شوند در صورتی احساس خوشایندی به وجود آید که این بسامد ها به نسبت اعداد صحیح کوچک، مثلا 3:2 یا 4:5 باشند. اگر همسازهای سیستمی هماهنگ باشند بسامدهای موجود در ارتعاشات آن سیستم با چنین نسبت هایی اند، و صوتی دلنشین را ایجاد می کنند. اگر همسازها هماهنگ نباشند، ممکن است صوت ناهنجار شود.

گسترش صنایع و ماشینی شدن آن، عامل زیان آور صدا را برای کارکنانش به ارمغان آورده است. این عامل نه تنها سبب بروز بیماری، بلکه سبب آزار و برآشفتگی کارکنان نیز می شود و با ایجاد تداخل در مکالمات و ممانعت از شنیدن اصوات هشداردهنده، سبب بروز حوادث ناگوار و کاهش تولید می گردد. لذا با توجه به اهمیت موضوع، صدا در محیط کار می بایست کنترل شود. برای کنترل این اصوات ناهنجار راه هایی وجود دارد که به آن خواهیم پرداخت.

ارتعاش چیست؟

ارتعاشات یا نوسانات دستگاه های مکانیکی یکی از مهمترین مباحث مطالعه را در تمام فیزیک تشکیل می دهد. هر دستگاهی بالقوه قادر است مرتعش شود، و بیشتر دستگاه ها می توانند آزادانه و به روش های بسیار گوناگون به ارتعاش در آیند. به طور کلی می توان گفت ارتعاشات طبیعی بیشتر اجسام کوچک تند است و ارتعاشات طبیعی اغلب اجسام بزرگ احتمالا به کندی صورت می گیرد؛ مثلا بال های پشه صدها بار در ثانیه مرتعش می شود و صدایی تولید می کند که قابل شنیدن است ولی زمین هنگام زمین لرزه (تا مدت کوتاهی) با آهنگ یک نوسان در ساعت به ارتعاش خود ادامه می دهد. خود انسان نیز جایگاه بسیاری از نوسانات و ارتعاشات است؛ مثل تپش قلب و لرزش بدن هنگام سرما و … .

ارتعاشات در محیط کار همراه با صوت هستند به طوری که می توانند عامل تشدید صدا و یا حتی باعث ایجاد صدا شوند. آنچه از نظر بهداشتی حائز اهمیت است این است که انرژی امواج ارتعاشی در تماس مستقیم با اعضا و اندام های انسان می تواند در محدوده هایی مخاطره آمیز باشد. مثلا کارگری که با مته، ابزارهای پنوماتیک، انواع موتورهای درون سوز و وسایلی که دارای قسمت های متحرک اند کار می کند در معرض مخاطره است. برای کنترل این آلودگی محیط کاری تدابیری اتخاذ شده که به آن نیز خواهیم پرداخت.

روش های کنترل ارتعاش:

1. حفاظت دستگاه ها و بناه ها از تخریب و استهلاک ناشی از ارتعاش
2. حفاظت افراد در برابر صدمات ناشی از ارتعاش
3. کنترل صدای ناشی از ارتعاش

روش های کنترل صدا:

در بهداشت حرفه ای به طور کلی کنترل صدا به سه شکل انجام می پذیرد:

الف) کاهش صدا در منبع تولید: بهترین و مؤثرترین روش کنترل صدا همان کنترل در محل ایجاد آن است. بعضی از اشکال کنترل به این روش عبارتند از:

1. انتخاب و خرید ماشین آلات کم صدا
2. تعمیر و نگهداری مناسب تجهیزات و دستگاه ها
3. تقلیل صدا از طریق استفاده از روان کننده ها؛ پایه های فلزی، لاستیکی و …

ب) جلوگیری از انتقال صدا: توسط روش های زیر از انتقال صدا به سمت کارکنان جلوگیری شود:

4. ایجاد موانع صوتی بین محل تولید صدا و کارکنان
5. محصور کردن منبع تولید
6. قرار دادن متصدیان در اتاقک های ویژه
7. به کارگیری مواد جاذب صدا جهت جذب صدای تولید شده و انعکاس یافته و…

ج) استفاده از وسایل تجهیزات حفاظت فردی:

استفاده از این روش (گوشی های ایرپلاگ و ایرماف) به عنوان آخرین راهکار در صورت اجرایی نشدن موارد فوق توصیه می گردد. بدین ترتیب این روش ها دارای محدودیت هایی بودند . وبا پی بردن به خواص مفید نانو از این تکنولوژی برای کنترل صدا و ارتعاش استفاده شد.

شرکت ApNano، یک شرکت تولیدکننده محصولات فناوری‌نانو نشان ‌داده، که نانوذرات تولیدی این شرکت توانایی عالی در تقلیل شوک‌های حاصل از ضربات قوی را دارند و جزء مقاوم‌ترین مواد شناخته شده جهان امروز در برابر ضربه و برخورد می باشند. این نانوذرات، کره‌های تودرتوی ترکیبات فلزی ویژه‌ای هستند که اصطلاحاً به آنها نانوساختارهای شبه فولرین معدنی (‌IF) می‌گویند.

مواد جاذب ضربه عموماً در کاربردهای مقاوم در برابر ضربه نظیر زره‌ های ضربه‌گیر، ‌جلیقه‌ های ضدگلوله، خودروهای زرهی، سپرها و کلاه‌ های ایمنی و حصارهای محافظ به کار می روند. نانومواد IF بیش از دو برابر بهترین مواد مقاوم ضربه مانند کاربید بور و کاربید سیلیکون که عموماً در زره‌های محافظ به کار می روند و 4 الی 5 برابر استیل استحکام دارند. یک گروه تحقیقاتی به سرپرستی پروفسوریان کیو ژو از دانشکدۀ مهندسی و ساخت مواد دانشگاه ناتینگهام انگلیس، آزمایشاتی بر روی نانومواد IF انجام دادند. این مواد در معرض برخوردهای شدید ناشی از گلوله‌های پرتاب شده با سرعت برخورد بیش از 5/1 کیلومتر بر ثانیه قرار گرفتند و توانستند تا فشار برخورد 250 تن در سانتیمتر مربع را تحمل کنند. این فشار تقریباً معادل سقوط چهار لوکوموتیو دیزلی روی سطحی به اندازة ناخن انگشت می‌باشد. این نانوکره‌ها به قدری مقاوم هستند که بعد از برخورد بدون هیچ تغییری نسبت به حالت قبل از آزمایش باقی ماندند. در عوض کره‌های توخالی کربنی با ساختار مشابه این مواد، در فشارهای کمتر از یک دهم فشاری که این مواد تحمل کردند از بین رفتند. قطر این نانوذرات (IF) در حدود 100 نانومتر است. اندازه کوچک و ساختار پیاز مانند این کره‌ها منجر به ایجاد خواص بی‌همتایی در آنها می‌شود که در ترکیبات با همین ساختار و با اندازه معمولی وجود ندارد. این ویژگی‌ سبب جذابیت این مواد برای بسیاری از کاربردهای تجاری می‌شود. روان کننده های معمولی در صورتی که با افزودنی هایی چون فولرین، نانوذرات طلا، نانوپودرهای الماس انفجاری یا نانوذرات حاوی فلوئور ترکیب شوند می توانند سبب کاهش اصطکاک و بهینه کردن خواص روانکاری شده و بدنبال آن میزان صدای تولید شده توسط دستگاه ها را کاهش دهند و محیطی ایمن را برای کارکنان رقم زنند.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ کاربرد فناوری نانو در بهداشت پرتوهای یونساز

⇐ کاربرد فناوری نانو در سیستم های اعلان خطر

⇐ انواع نانو حسگرها در شناسایی مواد شیمیایی