میترا شهبازی؛ بازار: بخش اصلی قطعاتی که راننده و سرنشین در خودروها با آن در ارتباط هستند، تریم داخل یا اجزای کابین خودرو است. بسیاری از خودروهای داخلی ضعف کیفی در این خصوص دارند. از سویی هر روز صنعت پلیمر در جهان توسعه پیدا می‌کند که به تبع آن کیفیت و ایمنی خودروها نیز افزایش می‌یابد. با این حال در کشور ما به رغم پیشرفت هایی در صنعت خودرو، صنایع وابسته به آن پیشرفتی نداشته و این مساله تاثیرات منفی در تولید و فروش خودرو دارد. در این گزارش سعی کردیم به بررسی این موضوع بپردازیم.

مواد پلیمری به کار رفته در صنعت خودرو
مواد پلیمری به کار رفته در صنعت خودروسازی به دو دسته گرما سخت و گرما نرم تقسیم می‌شوند. مواد گرما سخت در خودرو مصرف کمتری نسبت به گرما نرم دارند. هرکدام از دسته‌های مذکور به چند صد نوع دسته‌بندی شده و تولیدکنندگان اغلب آن ها را با مواد دیگری مانند سخت کننده و رنگ دانه ترکیب می‌کنند.  

صنایع پتروشیمی کشور هم همه آنها را تولید نمی‌کند، آن‌هایی هم که تولید می‌شوند از کیفیت بالایی برخوردار نیستند. برای درک بهتر این موضوع، اگر داشبورد خودروهای داخلی را در نظر بگیریم، باید ضد خش و زیبا و نسبتا براق و دارای دوام و استحکام نسبی باشد. بنابراین نیاز به موادی برای رسیدن به این ویژگی‌ها در داشبورد خودروها داریم، برای رسیدن به این ویژگی‌ها در داشبورد باید گرانولی انتخاب شود که وقتی با مواد رنگی و سخت کننده و ... ترکیب می‌شود تمام ویژگیها و الزامات استاندارد یک داشبورد را داشته باشد و رسیدن به این مهم فقط با انجام پژوهش روی ترکیب مواد و انجام آزمونهای کارکردی، عملیاتی و محیطی میسر است.  

بنابراین قطعاتی با چنین ویژگی موادی باید قابلیت ضد خش، بازه گرمایی بالا، مقاومت در برابر اشعه ماورای بنفش (UV) و ... داشته باشند.  در یک برآورد کلی، در حال حاضر ۲۵ تا ۳۰ درصد قطعات یک خودرو از پلیمرها تشکیل شده است که ۱۵ تا ۲۰ درصد وزن خودرو را تشکیل می‌دهند. اما استفاده از کامپوزیت‌ها درصد کمتری به خود اختصاص داده است. پژوهش‌ها بر کامپوزیت‌های پایه پلیمری مانند فیبرکربن تقویت شده و ساندویچ پنل متمرکز است که یک کلاس خاص از سازه های کامپوزیتی است که با اتصال دو صفحه فلزی نازک به هسته ضخیم و با چگالی کم از چوب بالسا یا فوم و در برخی موارد شبکه لانه زنبوری ساخته شده است.  

کامپوزیت های ساندویچ پنل برای کاربرد در اتاق بار و کف و سقف خودرو مد نظر هستند. البته در دنیای امروز صنعت خودرو بر اساس استفاده از هر دو استوار هستند. بهره گیری از این قطعات در صنعت خودرو به سبب ویژگی خاص مواد پلیمری و کامپوزیتی در کنار سایر مزیت‌های این مواد نو، ضمن کاهش وزن خودرو در کم شدن مصرف سوخت وسایل نقلیه نیز بسیار موثر است. این امر علاوه بر صرفه جویی اقتصادی، حفظ منابع انرژی و محیط زیست (آلاینده سوخت‌های فسیلی) را به طور موثری به همراه دارد. یکی از جنبه های مورد توجه محققان در به کارگیری مواد پلیمری در صنعت خودرو، مساله بازیافت است. از طرفی، مقاومت در برابر خوردگی و شرایط محیطی مختلف، محبوبیت استفاده از پلیمر در این صنعت را بالا برده است.

ایمنی خودروها تغییر خواهد یافت
ایمنی در خودرو را شاید بتوان به دو دسته مهندسی نوین و قدیم تقسیم کرد. فاکتور ایمنی در خودروهای قدیمی دارای سپرهای فولادی  قوی، بدنه‌ای طویل به خصوص در قسمت جلو و صندوق عقب و همچنین درهای ضخیم بود. در این رویکرد فقط به استحکام و فاصله سرنشین‌ها از قطعاتی که ممکن هست سبب جراحت شود، مهندسان توجه داشتند. اما مهندسی نوین بر اتلاف انرژی ضربه که حاصل از تصادف است، استوار است.  

روند تغییر این رویکرد با قراردادن فنر در پشت سپرها آغاز شد تا آنها را انعطاف پذیر کرده و انرژی ضربه را تلف نمایند. مواد کامپوزیتی و الیافی بخوبی می‌توانند انرژی کرنشی ضربه را با تغییر شکل در خود یا کرنش‌های پی‌درپی تلف نمایند. امروزه سپرهای همه خودروها ترکیبی از مواد پلیمری و کامپوزیتی شده‌اند که انرژی ضربه با خردشدن، له شدن و شکستن تلف می‌کنند تا سرنشینان داخلی خودرو کمتر اثرات ضربه را حس ‌کنند. از طرف دیگر مجموعه‌ کیسه‌های هوا (راننده، شاگرد، جانبی و سقف) نقش بستر محافظتی را برای سرنشین‌ها فراهم می‌کند.  

کدام قطعات از پلیمرها تشکیل شدند؟
پلیمرها در قسمت‌های گوناگون خودرو از جمله صندلی، نمد، موکت، داشبورد، بخاری، سقف کاذب، تودری‌ها، تایر، عایق‌ها، واشرها، چسب‌ها، بست‌ها، اتصالات، ضربه گیرها، روکش سیم‌ها، قطعات الکتریکی، قطعات تزیینی، سپر، چراغ‌ها، قطعات داخل موتور و غیره استفاده شده‌اند. آنطور که تحقیقات در صنعت خودرو نشان داده است، در آینده نزدیک بسیاری دیگر از قسمت‌های فلزی خودرو با قطعات پلیمری جایگزین خواهند شد.  

ساندویچ پنل که یک کلاس خاص از سازه‌های کامپوزیت است در اتاق بار خودروهای سنگین به کار می‌رود. بسیاری از سپرهای خودروهای جدید نیز بصورت ساندویچ پنل تولید می‌شوند. کامپوزیت‌ها می‌توانند در یک تصادف، الزامات ایمنی را برآورده کنند یا حتی از آن فراتر روند. طراحی آنها به صورتی است که جذب انرژی قابل توجه بیشتری از فلزات سنتی هنگام خرد شدن دارند. کامپوزیت‌ها به طور شکننده تر خرد می‌شوند و انرژی ضربه در اثر شکست مکرر آنها جذب می‌شود. کامپوزیت کربن یا فیبر کربن ترکیبی از الیاف کربن با ماتریسی مثل اپوکسی است که این روزها به وفور در صنایع خودروسازی (بخصوص بدنه و داشبورد)، هواپیما و پهپاد، ربات‌ها و حتی گوشی تلفن و تبلت به کار می‌رود. علت کاربرد وسیع آن، نسبت بسیار بالای استحکام به وزن است.

نگاهی به کیفیت قطعات پلاستیکی
شاید دیده باشید که قطعات پلاستیکی تحت شرایط مختلف آب وهوایی و نور خورشید دچار تغییراتی در ظاهر و استحکام می‌شوند. در ادبیات عامیانه این تغییر را به اسم پوسیدگی در آفتاب می‌شناسند. به طور معمول این مواد در مواجهه‌ طولانی مدت با نور UV متحمل تغییر رنگ و خواص مکانیکی از جمله کاهش استحکام کششی و مقاومت در برابر ضربه، شکنندگی، ایجاد ترک و ورقه‌ای شدن می‌شوند. شکستن زنجیره‌های پلیمری و پیوندهای شیمیایی و ایجاد رادیکال است که باعث تضعیف خواص فیزیکی، تغییر رنگ و ورقه‌ای شدن سطوح می‌شود.  

این فرآیند شکستن زنجیره‌های پلیمری همراه با متصاعد شدن گازهای سمی و گلخانه‌ای متان و اتیلن است که استشمام آن‌ها می‌تواند برای سلامتی بسیار خطرناک باشند. بنابراین توصیه می‌شود در این شرایط بلافاصله از کولر استفاده نشود، چون این بخارهای سمی در مجاری هوا انباشته شده‌اند و بایستی ابتدا شیشه‌های خودرو را پایین کشید تا تهویه انجام شود. هرچند با انجام این کار، گازها وارد جو شده و پدیده گرمایش زمین را در پی خواهد داشت.  البته سرمای شدید یا دمای بالا در مدت زمان طولانی نیز، ساختار پلیمر را متحمل آسیب می‌کند. به همین دلیل است که در ظروف یک بارمصرف پلاستیکی نباید مایعات گرم ریخت یا در فریزر گذاشت تا یخ بزند.

توسعه چگونه شکل می‌گیرد؟
برای دستیابی به گرانول‌های جدید و پرکاربرد پلیمری باید صنایع پتروشیمی پیشرفت کند. محصولاتی که در صنایع پتروشیمی ایران تولید می‌شود در مقایسه با ده‌ها هزار مشتقی که از نفت و گازهای طبیعی به کمک تکنولوژی پیشرفته پتروشیمیایی بدست می‌آید، بسیار اندک است. پتروپالایشگاه‌ها نسل جدیدی از پالایشگاه‌ها به حساب می‌آیند و بر یکپارچگی بین مجتمع های پالایش و پتروشیمی تأکید دارند. در واقع در مجتمع های پتروپالایشگاهی، هدف تنها تولید سوخت نیست، بلکه در کنار چنین محصولاتی، فرآورده های ویژه و خوراک های مورد نیاز مجتمع های پلیمری و شیمیایی نیز تولید و عرضه می‌شود. بنابراین ایران، نیاز به این پتروپالایشگاه‌های نسل جدید دارد که می‌بایست از سالها پیش به فکر آن می‌بود.

هرچند در بعد کلان، صنعت فولاد به دلیل کاربردهای مختلف در صنایع به عنوان یک صنعت و شاخص مهم برای میزان توسعه‌یافتگی و صنعتی بودن هر کشور محسوب می‌شود. اما امروزه صنعت فولاد آلیاژی است که از جایگاه ویژه‌ای در دنیا برخوردار است و متاسفانه در ایران چندان رشدی نداشته و بیشتر سرمایه گذاریها در فولاد ساده کربنی یا ساختمانی و چند نمونه خاص بوده‌است.