مترجم: محمد فرخنده
شايد تاكنون ماشين هاي كوچك زيادي در اطراف خود ديده باشيد كه همگي از چيپ هاي كوچك سيليكوني ساخته شده اند، قطعه اي روي قطعه ديگر ساييده مي شود يا محوري در يك ياتاقان در حال گردش است. روانكاري اين ماشين ها درست مانند روانكاري دستگاهي بزرگ همچون موتور اتومبيل امري اجتناب ناپذير است. روانكارهاي مرسوم مانند انواع روغن ها، براي بكارگيري در اين ماشين ها بسيار سنگين هستند و مولكول هاي درشت آنها، خود مانعي در مقابل روانكاري در سرعت هاي بالاست.
در اين راستا پژوهشگران استفاده از گازها را براي ايجاد فيلم لغزنده روي قطعات سيستم هاي ميكرو الكترو مكانيكي (MEM) به عنوان يك گزينه مطلوب مورد مطالعه قرار داده اند.
استفاده در كيسه هاي هواي اتومبيل به عنوان سنسور تشخيص كاهش آني شتاب خودرو، موتورهاي كوچك جهت دهنده آينه خودرو و نازل هاي كوچك قطرافشان در پرينترهاي جوهرافشان، نمونه هايي ديگري از كاربرد MEM است.
در صنعت روانكاري استفاده از مايع ويسكوز (روغن ها يا روغن هاو افزودني ها) براي كاهش اصطكاك و افزايش بهره وري سيستم متداول است. اين در حالي است كه مطابق پژوهشي هاي دكتر سئونگ كيم، استاديار مهندسي شيمي، استفاده از روانكار روغني در MEM ها باعث اتلاف شديد انرژي مي شود كه امري غيرقابل قبول است.
از آنجا كه MEM ها بسيار كوچك اند. (ضخامت قطعات تشكيل دهنده آن از قطر موي انسان تجاوز نمي كند) و نيروي اعمال شده بر قطعات آن خيلي اندك است، به همين دليل روانكارهاي مرسوم بر روي MEM ها قابل استفاده نخواهند بود. مولكول هاي روغن كه معمولاً درشت و سنگين هستند نه تنها باعث توقف حركت قطعات MEM مي شوند، بلكه توان پوشش خش ها و ترك هاي ريز را نيز ندارند. روال فعلي روانكاري در اين گونه تجهيزات بهره گيري از روانسازهاي جامدات، فيلمي نازك از كربن شبه الماس يا تركيب هاي فلوروكربن است و با وجود اينكه اين مواد فيلم نازك مناسبي را روي سطوح فراهم مي كنند اما توانايي پوشش قطعات داخلي را ندارند. به علاوه دايماً در معرض سايش قرار دارند، همچنين خود ترميم نيستند و پركردن مجدد آنها نيز به صرفه نيست.
با توجه به آنچه گفته شد ايده محققان در مورد بهره گيري از گاز همچنان به عنوان حل مشكل در حال بررسي است. روشي كه فيلم نازك روانكار به صورت گاز تزريقي و با ميعان روي سطوح، به نقاط روانكاري منتقل مي شود- به نظر مي رسد- بهترين انتخاب براي طي كردن اين فرايند الكل ها (اتانول، پروپانول، بوتانول و پنتانول) هستند. الكل ها هم آبگريزند و هم آب دوست. بنابراين از يك سمت توانايي حمل آب و از سمت ديگر توان جذب تركيبات غيرآبي را دارند.
قابليت تركيب با آب در روانكار، يك شاخصه با اهميت در روانكاري MEM هابه حساب مي آيد چرا كه آب هميشه در هوا به صورت رطوبت موجود است و امكان ميعان آن روي سطوح وجود دارد.
در بعضي دستگاه ها مانند سنسور كيسه هاي هواي اتومبيل، رطوبت دليل اصلي يك بار مصرف بودن سيستم است. اين سنسورها از دو قطعه باريك و بلند تشكيل شده اند كه در اثر افت سريع شتاب اتومبيل به هم مي چسبند و موجب بازشدن كيسه هاي هوا مي شوند وجود آب روي اين تيغه ها (به دليل كشش سطحي بالاي آن) باعث مي شود كه دو قطعه در فاصله بسيار كمي از يكديگر قرار گيرند و چنانچه روانكاري قطعات توسط الكل صورت گيرد اين پديده نيز برطرف خواهد شد و شايد بتوان كيسه هوا را بدون تعويض سنسور، دوباره به كار انداخت.
تلاش پژوهشگران براي استفاده از روانكار گازي در فشارهاي مختلف بخار نشان مي دهد اين روش در حيطه وسيعي از فشار محيط، قابل استفاده است.
كوچك بودن مولكول هاي الكل به آنها اجازه مي دهد به راحتي تمام جزئيات سطح اين قبيل ماشين ها را پوشش دهند و حضور دايمي گاز در اطراف كل سيستم آن را خود تعمير مي سازد به گونه اي كه به محض از بين رفتن فيلم نازك مايع در اثر ساييدگي، بخشي از گاز موجود براي ترميم آن، روي سطح كندانس مي شود. نكته قابل توجه اينكه اين نوع روانكاري به هيچ وجه در عملكرد مكانيكي و الكتريكي سيستم اختلالي ايجاد نمي كند.
تلاش ها براي دستيابي به روشي به منظور محفظه بندي MEM و همچنين چگونگي تزريق گاز به سيستم همچنان ادامه دارد.
شايد تاكنون ماشين هاي كوچك زيادي در اطراف خود ديده باشيد كه همگي از چيپ هاي كوچك سيليكوني ساخته شده اند، قطعه اي روي قطعه ديگر ساييده مي شود يا محوري در يك ياتاقان در حال گردش است. روانكاري اين ماشين ها درست مانند روانكاري دستگاهي بزرگ همچون موتور اتومبيل امري اجتناب ناپذير است. روانكارهاي مرسوم مانند انواع روغن ها، براي بكارگيري در اين ماشين ها بسيار سنگين هستند و مولكول هاي درشت آنها، خود مانعي در مقابل روانكاري در سرعت هاي بالاست.
در اين راستا پژوهشگران استفاده از گازها را براي ايجاد فيلم لغزنده روي قطعات سيستم هاي ميكرو الكترو مكانيكي (MEM) به عنوان يك گزينه مطلوب مورد مطالعه قرار داده اند.
استفاده در كيسه هاي هواي اتومبيل به عنوان سنسور تشخيص كاهش آني شتاب خودرو، موتورهاي كوچك جهت دهنده آينه خودرو و نازل هاي كوچك قطرافشان در پرينترهاي جوهرافشان، نمونه هايي ديگري از كاربرد MEM است.
در صنعت روانكاري استفاده از مايع ويسكوز (روغن ها يا روغن هاو افزودني ها) براي كاهش اصطكاك و افزايش بهره وري سيستم متداول است. اين در حالي است كه مطابق پژوهشي هاي دكتر سئونگ كيم، استاديار مهندسي شيمي، استفاده از روانكار روغني در MEM ها باعث اتلاف شديد انرژي مي شود كه امري غيرقابل قبول است.
از آنجا كه MEM ها بسيار كوچك اند. (ضخامت قطعات تشكيل دهنده آن از قطر موي انسان تجاوز نمي كند) و نيروي اعمال شده بر قطعات آن خيلي اندك است، به همين دليل روانكارهاي مرسوم بر روي MEM ها قابل استفاده نخواهند بود. مولكول هاي روغن كه معمولاً درشت و سنگين هستند نه تنها باعث توقف حركت قطعات MEM مي شوند، بلكه توان پوشش خش ها و ترك هاي ريز را نيز ندارند. روال فعلي روانكاري در اين گونه تجهيزات بهره گيري از روانسازهاي جامدات، فيلمي نازك از كربن شبه الماس يا تركيب هاي فلوروكربن است و با وجود اينكه اين مواد فيلم نازك مناسبي را روي سطوح فراهم مي كنند اما توانايي پوشش قطعات داخلي را ندارند. به علاوه دايماً در معرض سايش قرار دارند، همچنين خود ترميم نيستند و پركردن مجدد آنها نيز به صرفه نيست.
با توجه به آنچه گفته شد ايده محققان در مورد بهره گيري از گاز همچنان به عنوان حل مشكل در حال بررسي است. روشي كه فيلم نازك روانكار به صورت گاز تزريقي و با ميعان روي سطوح، به نقاط روانكاري منتقل مي شود- به نظر مي رسد- بهترين انتخاب براي طي كردن اين فرايند الكل ها (اتانول، پروپانول، بوتانول و پنتانول) هستند. الكل ها هم آبگريزند و هم آب دوست. بنابراين از يك سمت توانايي حمل آب و از سمت ديگر توان جذب تركيبات غيرآبي را دارند.
قابليت تركيب با آب در روانكار، يك شاخصه با اهميت در روانكاري MEM هابه حساب مي آيد چرا كه آب هميشه در هوا به صورت رطوبت موجود است و امكان ميعان آن روي سطوح وجود دارد.
در بعضي دستگاه ها مانند سنسور كيسه هاي هواي اتومبيل، رطوبت دليل اصلي يك بار مصرف بودن سيستم است. اين سنسورها از دو قطعه باريك و بلند تشكيل شده اند كه در اثر افت سريع شتاب اتومبيل به هم مي چسبند و موجب بازشدن كيسه هاي هوا مي شوند وجود آب روي اين تيغه ها (به دليل كشش سطحي بالاي آن) باعث مي شود كه دو قطعه در فاصله بسيار كمي از يكديگر قرار گيرند و چنانچه روانكاري قطعات توسط الكل صورت گيرد اين پديده نيز برطرف خواهد شد و شايد بتوان كيسه هوا را بدون تعويض سنسور، دوباره به كار انداخت.
تلاش پژوهشگران براي استفاده از روانكار گازي در فشارهاي مختلف بخار نشان مي دهد اين روش در حيطه وسيعي از فشار محيط، قابل استفاده است.
كوچك بودن مولكول هاي الكل به آنها اجازه مي دهد به راحتي تمام جزئيات سطح اين قبيل ماشين ها را پوشش دهند و حضور دايمي گاز در اطراف كل سيستم آن را خود تعمير مي سازد به گونه اي كه به محض از بين رفتن فيلم نازك مايع در اثر ساييدگي، بخشي از گاز موجود براي ترميم آن، روي سطح كندانس مي شود. نكته قابل توجه اينكه اين نوع روانكاري به هيچ وجه در عملكرد مكانيكي و الكتريكي سيستم اختلالي ايجاد نمي كند.
تلاش ها براي دستيابي به روشي به منظور محفظه بندي MEM و همچنين چگونگي تزريق گاز به سيستم همچنان ادامه دارد.
