نوآوری نانو در صنعت ریلی: دستاورد جدید دانشگاه کارابوک در تولید مواد سبک

دانشگاه کارابوک (KBÜ) که به عنوان قطب مهندسی سیستم‌های ریلی در ترکیه شناخته می‌شود، بار دیگر با یک دستاورد علمی برجسته در صدر اخبار فناوری قرار گرفته است. محققان این دانشگاه در حال توسعه مواد پیشرفته‌ای هستند که نه تنها وزن قطارها را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد، بلکه دوام و ایمنی آن‌ها را نیز بهبود می‌بخشد [1].

انقلاب نانو در بدنه قطارها این پروژه که تحت حمایت برنامه ۱۰۰۲ توبیتاک (TÜBİTAK) قرار دارد، بر روی طراحی و ساخت بدنه سبک برای وسایل نقلیه ریلی با استفاده از پلیمرهای تقویت‌شده با فیبر کربن (CFRP) متمرکز است. محمد امین آری، مدرس گروه فناوری‌های حمل‌ونقل دانشگاه کارابوک و مدیر این پروژه، اعلام کرد که در این تحقیق از نانوذرات گرافن و دی‌سولفید مولیبدن برای تقویت ماتریس اپوکسی استفاده شده است [1]. این ترکیب نوین باعث می‌شود که مواد تولیدی در عین سبکی فوق‌العاده، مقاومت مکانیکی بسیار بالاتری نسبت به آلیاژهای فلزی سنتی داشته باشند.

استفاده از روش «وکیوم بگینگ» (Vacuum Bagging) برای تولید این کامپوزیت‌ها، توزیع یکنواخت نانوذرات را تضمین کرده و پایداری ساختاری قطعات را در برابر فشارهای دینامیکی افزایش می‌دهد. این نوآوری به ویژه در توسعه قطارهای سریع‌السیر که نیاز به شتاب‌گیری سریع و ترمزگیری بهینه دارند، حیاتی است [1].

مزایای فنی و اقتصادی سبک‌سازی کاهش وزن در سیستم‌های ریلی مستقیماً با بهره‌وری انرژی در ارتباط است. به گفته محققان، جایگزینی فولاد و آلومینیوم با این مواد نانوکامپوزیتی می‌تواند مصرف برق در قطارهای برقی و سوخت در قطارهای دیزلی را به حداقل برساند. علاوه بر این، سبک‌تر شدن واگن‌ها باعث کاهش فشار بر زیرساخت‌های ریلی و ریل‌ها شده و هزینه‌های نگهداری شبکه را در درازمدت کاهش می‌دهد [1][3].

این مواد جدید همچنین در برابر خوردگی و عوامل محیطی بسیار مقاوم‌تر از فلزات هستند که این امر طول عمر ناوگان ریلی را افزایش داده و نیاز به تعمیرات دوره‌ای را به تعویق می‌اندازد. آزمایش‌های اولیه نشان داده است که این کامپوزیت‌ها پتانسیل بالایی برای جایگزینی کامل قطعات فلزی سنگین در بدنه و اجزای داخلی قطارها دارند [1].

کارابوک؛ پیشران بومی‌سازی صنعت ریلی توسعه این مواد تنها بخشی از استراتژی کلان دانشگاه کارابوک برای مدرن‌سازی صنعت ریلی ترکیه است. اخیراً این دانشگاه پروژه «SİMURAY-KBÜ» را نیز با بودجه‌ای بالغ بر ۱۰.۵ میلیون لیر برای ساخت شبیه‌سازهای پیشرفته رانندگی قطار با استفاده از هوش مصنوعی آغاز کرده است [2].

ترکیب دانش مواد پیشرفته با سیستم‌های کنترل هوشمند و ابزارهای اندازه‌گیری دقیق مانند دستگاه‌های گاباری مبتنی بر لیدار (Lidar)، دانشگاه کارابوک را به یک مرجع جهانی در حوزه فناوری‌های ریلی تبدیل کرده است [3]. این تلاش‌ها در راستای اهداف استراتژیک ترکیه برای کاهش وابستگی خارجی در تکنولوژی‌های حمل‌ونقل پرسرعت صورت می‌گیرد. نتایج این تحقیقات هم‌اکنون در مجلات معتبر علمی بین‌المللی در حال انتشار است و انتظار می‌رود به زودی وارد فاز تولید صنعتی شود [1].