موتورهای القایی AC

موتورهای القایی AC عمومی ترین موتورهایی هستند كه در سامانه های كنترل حركت صنعتی و همچنین خانگی استفاده می شوند.

طراحی ساده و مستحكم , قیمت ارزان , هزینه نگه داری پایین و اتصال آسان و كامل به یك منبع نیروی AC امتیازات اصلی موتورهای القایی AC هستند.انواع متنوعی از موتورهای القایی AC در بازار موجود است.موتورهای مختلف برای كارهای مختلفی مناسب اند.با اینكه طراحی موتورهای القایی AC آسانتر از موتورهای DC است , ولی كنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف موتورهای القایی AC نیازمند دركی عمیقتر در طراحی و مشخصات در این نوع موتورهاست.

مانند بیشتر موتورها , موتورهای القایی AC نیز یك قسمت ثابت بیرونی به نام استاتور و یك روتور كه در درون آن می چرخد دارند , كه میان آن دو یك فاصله دقیق كارشناسی شده وجود دارد.به طور مجازی همه موتورهای الكتریكی از میدان مغناطیسی دوار برای گرداندن روتورشان استفاده می كنند. یك موتور سه فاز القایی AC تنها نوعی است كه در آن میدان مغناطیسی دوار به طور طبیعی بوسیله استاتور به خاطر طبیعت تغذیه گر آن تولید می شود.در حالی كه موتورهای DC به وسیله ای الكتریكی یا مكانیكی برای تولید این میدان دوار نیاز دارند یك موتور القایی AC تك فاز نیازمند یك وسیله الكتریكی خارجی برای تولید این میدان مغناطیسی چرخشی است.

در درون هر موتور دو سری آهنربای مغناطیسی تعبیه شده است.در یك موتور القایی AC یك سری از مغناطیس شونده ها به علت تغذیه AC به پیچه های استاتور متصل است. بخاطر طبیعت متناوب تغذیه ولتاژ AC بر اساس قانون لنز نیرویی الكترومغناطیسی به روتور وارد می شود (درست شبیه ولتاژی كه در ثانویه ترانسفورماتور القا می شود) بنابر این، سری دیگر از مغناطیس شونده ها خاصیت مغناطیسی پیدا می كنند. نام موتور القایی از اینجا ناشی شده است. تعامل میان این مگنت ها انرژی چرخیدن یا تورك (گشتاور) را فراهم می آورد.در نتیجه موتور در جهت گشتاو بوجود آمده چرخش می كند.

* مقدمه ای بر استپر موتورها *

نوعی از موتورها استپر موتورها هستند که بسیار در ساخت رباتها استفاده می شوند.

معمولا در ربات ها زمانی که دقت حرکت از اهمیت بیشتری برخوردار است از استپرموتور ها استفاده می شود آنها توسط سیم پیچهای (Coil) درون خود در یك ترتیب و نظم خاص ، انرژی مكانیكی تولید می كنند ، یك موتور 48 مرحله یا خیلی كمتر را به طور دقیقی انجام می دهد تا یك چرخش كامل داشته باشد. اگر شما از دو موتور بر ای گرداندن چرخهای رباتتان استفاده می كنید می توانید با تنظیم مراحل موتور و نحوه گردش آن یعنی جلو یا عقب و اینكه چند درجه بچرخد كنترل مناسبی داشته باشید.

برای این منظور L293D همان درایور موتورها بسیار مناسب است این چیپ شامل دو پل ارتباطی (H-bridges) برای در ایو كردن موتورهای DC است .حال ممكن است این سوال برای شما به وجود آید که  درایو كردن موتورهای DC آسان است چه لزومی دارد كه از استپر موتورها استفاده كنیم بله موتورهای DC ققط یك سیم پیچ (Coil) دارند وتوسط یك L293D می توان دو تا از آن موتورها را درایو كرد در حالی كه استپر مو تورها حداقل دو سیم پیچ (Coil) دارند كه به ترتیب عقب و جلو درایو می شوند بنابراین یك L293D می تواند فقط یك استپر موتور دو قطبی دو فاز را درایو كند ولی دقت در استپر موتور بسیار بالاتر است

استپر موتوری كه دو قطبی دو فاز (bi-polar , two –phase) است و با 5 ولت كار می كند و 800 میلی آمپر جریان می كشد را در نظر بگیرید این موتور نوع 7.5 درجه استپر و 48 استپ در هر چرخش كامل است در مورد جریان آن باید گفت كه جریان بالایی است و انتظار می رود كه چیپ گرم شود تنها راه خنك كردن آن استفاده از  Heat Sink در بالای چیپ است.اگر گرمای تولید شده در چیپ خیلی زیاد بود از fan كوچكی هم روی head sink می توان استفاده کرد در ادامه به بررسی این استپر خواهیم پرداخت

روبوکاپ چیست؟                             

 روبوکاپ (RoboCup) عنوان مسابقاتی بین المللی در زمینه دانش روباتیک و هوش مصنوعی است که بصورت سالیانه توسط فدراسیون بین المللی RoboCup برگزار می‌شود. از آنجا که نام RoboCup برگرفته از کلمات «Robot soccer» (مسابقه فوتبال) و «world Cup» (جام جهانی) است، لذا بی‌جا نیست که آنرا جام جهانی روبات‌ها بنامیم.

هدف روبوکاپ

فدراسیون جهانی روبوکاپ اهداف و جداول زمانی خاصی را برای انجام تحقیقات در این زمینه مشخص کرده است. همانطور که فضانوردان، هدف اولیه خود را رساندن انسان به سطح کره ماه و سپس سالم بازگرداندن او به زمین عنوان کرده بودند، در حالی که هدف اصلی آنها این نبود، بلکه هدف، پیشرفت کلی در زمینه فضانوردی جهان بود؛ بزرگترین هدف روبوکاپ نیز پیشبرد سطح فنی جامعه جهانی می باشد و به عنوان هدفی اولیه: در میانه ی قرن بیست و یکم ( در سال 2050 میلادی) یک تیم متشکل از روبات های فوتبالیست شبیه به انسان، در مسابقه ای واقعی و با رعایت قوانین فیفا تیم قهرمان جام جهانی را شکست خواهد داد.

تاریخچه روبوکاپ

ایده برگزاری جام جهانی روبات‌ها برای اولین بار در سال ۱۹۹۲ میلادی توسط پروفسور آلن مک ورث از دانشگاه British Columbia کانادا در مقاله‌ای تحت عنوان روبات‌های بینا مطرح شد که این مقاله در سال ۱۹۹۳ در کتابی تحت عنوان «Computer Vision: System, Theory, and Applications» منتشر گردید. در همین زمان گروهی از محققان کشور ژاپن به بررسی امکان‌پذیری برگزاری مسابقه فوتبال روبات‌ها پرداختند که این بررسی‌ها منجر به تأسیس رقابت‌های( Robot J-League که بعد به RoboCup تفییر نام داد) توسط پروفسور مینورو آسادا، یاسو کنیوشی و هیرواکی کیتانو شد. رقابت‌های روبوکاپ در سال ۱۹۹۶ بصورت رسمی آغاز بکار کرد.

سابقه فعالیت روبوکاپ در ایران

پروژه‌ی علمی و پژوهشی روبوکاپ، فعالیت خود را از سال 1377 در دانشگاه صنعتی شریف آغاز نموده و این فعالیت به طور مستتمر تا به امروز ادامه داشته و هر سال با توسعه و گسترش همراه بوده است. درحال حاضر، تیم های این دانشگاه در کلیه‌ی لیگ‌های فعال است و موفق شده‌اند که طی سال‌های اخیر به رتبه‌های ممتازی در عرصه‌های گوناگون نائل آیند.

با شروع این فعالیت علمی در این دانشگاه، تاکنون بیش از ده‌ها دانشگاه، مرکز تحقیقاتی و باشگاه علمی در سراسر کشور به این حرکت علمی و فنی ملحق گردیده‌اند و موجب بروز شور و اشتیاق بسیاری در جوانان مستعد این مرز و بوم برای گسترش مرزهای دانش و همچنین انجام پروژه‌های روباتیک و کاربردی در صنعت گردیده است.

از نکات جالب توجه آن است که برای اولین بار در مسابقات جهانی سال 2001 آمریکا، یک تیم از نوجوانان دبیرستانی ایرانی ( تیم دبیرستان علامه حلی) به عنوان تنها تیم دبیرستانی در مسابقات جهانی روبوکاپ شرکت نمودند و در بین بسیاری از تیم‌ها، از دانشگاه‌های معتبر کشورهای پیشرفته، موفق به کسب رتبه اول در یکی از شاخه‌های مسابقات شبیه سازی فوتبال شدند.

رشته‌های مسابقات روبوکاپ

• رقابت‌های فوتبال

o لیگ شبیه سازی(soccer simulation)

o لیگ روبات‌های سایز کوچک(small size)

o لیگ روبات‌های سایز متوسط(middle size)

o لیگ روبات‌های چهارپا

o لیگ روبات‌های انسان نما

• رقابت‌های امداد و نجات

o لیگ شبیه سازی نجات(rescue simulation)

o لیگ روبات‌های امدادگر

• مسابقات نوجوانان (زیر ۱۸ سال)

o رقابت‌های فوتبال

o رقابت‌های رقص

o رقابت‌های امداد و نجات

o رقابت عمومی

• مسابقات روبات‌های خانگی

  آشنایی با مسابقات روبوکاپ:

لیگ شبیه‌سازی‌ امداد

یك محیط شبیه‌سازی‌ فاجعه شهری مانند زلزله كه روی شبكه‌ای از رایانه‌های متصل به هم كار می‌كند، ساخته شده است.

در این دنیای شبیه‌سازی‌ شده، عامل‌های ناهمگون مانند آتش‌نشان‌ها، فرماندهان، قربانیان، داوطلبان، و غیره عملیات جست‌وجو و نجات را هدایت می‌كنند.

در این واقعه خیالی ممكن است برخی از مكان‌ها آتش گرفته باشد یا برخی خیابان‌ها مسدود شده باشند و حتی جهت وزش باد نیز یك عامل تأثیر‌گذار است. در پایان تیمی برنده می‌شود كه بتواند با كمترین خسارت، جان انسان‌ها را نجات دهد.

لیگ روبات‌های امدادگر

هر روبات می‌بایست به مدلی از یك شهر ویران كه در محل مسابقه ساخته شده وارد شود و به جست‌وجوی مصدومین احتمالی بپردازد و محل دقیق آنها را گزارش كند. روبات باید پس از انجام این اعمال از محوطه خارج شود.

نواحی مسابقه براساس میزان ناهمواری به سه‌ناحیه زرد، نارنجی و قرمز تقسیم می‌شود و هر روبات برای جست‌وجو در این نواحی تنها 20 دقیقه فرصت دارد.

لیگ سگ‌های سونی

در این مسابقه روبات‌های فوتبالیست به شكل سگ هستند و هر تیم مجاز به استفاده از 4 سگ است. هیچ گونه تغییری در سخت افزار روبات‌ها مجاز نیست. زمان هر مسابقه 2‌نیمه 10‌دقیقه‌ایست و تیم‌های شركت‌كننده در این لیگ، تنها با برنامه نویسی روی حافظه این روبات‌های معروف به آیبو كار خواهند كرد و در نهایت تیمی كه بیشتر گل بزند برنده خواهد بود.

مسابقات نوجوانان (زیر 18سال)

رقابت‌های فوتبال

رقابت‌های امداد و نجات

رقابت عمومی

مسابقات روبات‌های خانگی

مسابقات ربوكاپ لیگ نانوگرم

مسابقات ربوكاپ از سال 2007 شامل لیگ جدیدی شد به‌نام لیگ نانوگرم. این لیگ مخصوص روبات‌هایی بسیار ریز در حد میكرون است و اولین دوره آن درمسابقات بین‌المللی ربوكاپ در آتلانتای آمریكا برگزار شد.

هدف این لیگ استفاده از روبات‌هایی با اندازه كوچك‌تر از 300 میكرون است كه توان اجرای برخی از مهارت‌های بازی فوتبال را داشته باشند. این روبات‌ها توسط كامپیوتر یا ابزار دیگر هدایت خواهند شد اما باید قادر باشند انرژی خود را بدون نیاز به سیم از محیط بگیرند.

روبات‌ها برای برنده شدن در مسابقه باید سریع باشند و توانایی جابه‌جا كردن اجسام در دنیای میكرومتری را داشته باشند؛ گل‌های مسابقه تنها دو میلی‌متر از هم فاصله دارند!

روبات‌های شركت‌كننده در این مسابقات باید توانایی انجام 3 كار زیر را داشته باشند؛

دوی سرعت:

روبات‌ها باید در سریع‌ترین زمان ممكن فاصله دو میلی‌متری میان دو گل را طی كنند.

   دوی با مانع:

در این مرحله، مسیر بین دو گل با موانع ثابت پوشیده شده و وظیفه روبات پشت سر گذاشتن این موانع و رسانیدن خود در سریع‌ترین زمان ممكن از یك گل به گل دیگر است.

دریبل با توپ:

در این مرحله، روبات باید در مدت 3 دقیقه، به هر تعداد كه می‌تواند، توپ را از میان موانع گذرانیده و به گل دیگر برساند.

 رقابت‌های فوتبال

لیگ شبیه‌سازی‌ فوتبال

این لیگ، شامل تعدادی مسابقه است كه همگی بر پایه قوانین مسابقه‌های فوتبال حقیقی برگزار می‌شوند. در این رشته، هیچ روبات واقعی وجود ندارد و فقط چند نرم افزار كامپیوتری است اما تماشاگران می‌توانند حركات بازیكنان را مانند یك بازی كامپیوتری، روی یك صفحه نمایش بزرگ دنبال كنند.

هر بازیكن شبیه‌سازی‌ شده، می‌تواند راهبرد و مشخصات مخصوص به‌خود را داشته باشد و همچنین اطلاعاتی مثل موقعیت توپ، موقعیت بازیكنان حریف یا موقعیت بازیكنان هم تیمی را دریافت كند و با توجه به آنها و شرایط مسابقه تصمیم بگیرد.

هر مسابقه 10 دقیقه طول می‌كشد، كه در 2 نیمه 5 دقیقه‌ای برگزار می‌شود. هزینه بسیار اندك این مسابقه و جذابیت بالای آن باعث شده تا اغلب دانشجویان و دانش آموزان به این رشته رو بیاورند. لیگ شبیه‌سازی‌ فوتبال خود به 3رشته فوتبال 2 بعدی (D2)، فوتبال 3بعدی (D3) و مربی (Coach) تقسیم می‌شود.

 لیگ روبات‌های اندازه كوچك

زمین بازی روبات‌های كوچك فوتبالیست محوطه‌ای به ابعاد 5/152 سانتی متر در 247 سانتی متر است كه كف آن از جنس موكت بدون پرز و سبز رنگ است. خط كشی‌های زمین به رنگ سفید و به پهنای یك‌سانتی متر و عرض دروازه‌ها 50 سانتی متر است. هر تیم از 4 روبات بازیكن و یك روبات دروازه‌ بان تشكیل می‌شود.

زمان مسابقه 20 دقیقه (دو نیمه 10 دقیقه‌ای) مؤثر است، بدین معنا كه درصورت ایجاد هر گونه وقفه در بازی، زمان نگه داشته می‌شود. در طول زمان مسابقه روبات‌ها بدون دخالت انسان و تنها از طریق كامپیوتر هدایت شده و به بازی فوتبال می‌پردازند.

برای تشخیص و هدایت روبات‌ها، معمولاً هر تیم یك دوربین را در ارتفاع 3 متری از مركز زمین نصب می‌كند و سپس اطلاعات دریافتی از این سیستم بینایی مركزی را به یك كامپیوتر می‌فرستند.

لیگ روبات‌های اندازه متوسط

طول، عرض و ارتفاع این روبات‏ها به‌ترتیب 50، 45 و 45 سانتی‌متر (طبق مقررات) هستند. زمین ‏بازی محوطه‏ای به شكل زمین فوتبال، داخل سالن و اندازه آن 9×5 متر است. همه مقررات بازی فوتبال درمورد روبات‌ها اجرا می‌شود.

هر تیم از روبات‏ها دارای حداكثر 4 روبات (یك دروازه‌بان و 3بازیكن) است كه این ‏روبات‏ها در دو نیمه 10دقیقه‏ای جمعاً به‌مدت 20 دقیقه به‌طور كاملاً خودكار و بدون هدایت انسان ‏‏فوتبال بازی می‏كنند.

 لیگ روبات‌های انسان نما

در این رشته روبات‌هایی به شكل انسان و انسان‌گونه با یكدیگر به رقابت می‌پردازند. این رشته از 2 بخش روبات‌های كوچك و متوسط تشكیل شده. در حال حاضر رقابت‌های این رشته به 2صورت ضربات پنالتی و مسابقه فوتبال دو به دو انجام می‌گیرد.

کدام میکرو را انتخاب می کنید؟

در مقاله قبلی در مورد میکروکنترلر های 8051 اندکی صحبت کردیم حال دو میکروکنترلر PIC و AVR را مقایسه اجمالی خواهیم کرد

PIC یکی از میکروکنترلرهای قوی است که بر اساس بعضی از آمار بیشترین کاربر را به خود اختصاص داده است اگر چه به نظر می رسد در ایران آمار به نفع AVR است. میکروکنترلر PIC ساخت شرکت میکرو چیپ است که آن را در مدل های خیلی زیادی با امکانات مختلف برای کارهای مختلف می سازد . این میکروکنترلر با مدل های مختلف PIC16XXX و PIC12XXXX که به جای X دوم از چپ به راست حروف C,X,E,F قرار می گرد که هر کدام مفهوم خاصی دارد و مورد بحث قرار خواهد گرفت، در مقابل میکروکنترلر AVR است که به نظر بنده بهترین میکروکنترلر موجود در بازار است

سرعت این میکروکنترلر بسیار بالاست و دستوراتی که به آن داده می شود در یک سیکل کلاک انجام می دهد در صورتی که این سیکل کلاک برای 8051 باید تقسیم بر12شود و برای PIC باید تقسیم بر 4 بنابراین AVR سریعترین میکروکنترلر موجود در بازار است

AVR از زبان های برنامه نویسی سطح بالا یا به اصطلاح HIGH LEVEL LANGUAGE) HLL) پشتیبانی می کند که باعث تولید کدهای بیشتری می شود که در کل برنامه نوشته شده نسبت به برنامه هایی که برای 8051 و PIC نوشته میشود کوتاهتر است.

امکانات جانبی این میکروکنترلر بسیار مناسب است و فرد را از خرید بعضی لوازم جانبی مانند چیپ های آنالوگ به دیجیتال (ADC) , مقایسه گر آنالوگ و... راحت می کند.

در ضمن AVR از بسیاری از استاندارد های ارتباطی مانند SPI,UART,12C,JTAG پشتیبانی می کند که به راحتی می توان این میکروکنترلر را با میکروکنترلر دیگر یا وسایل دیگر وصل کرد و با وسایل دیگر به راحتی ارتباط برقرار کند.

قیمت این میکروکنترلر هم به نسبت امکانات فراوانی که داره بسیار پایین است به طوری که یک میکروکنترلر AVR تقریبا پیشرفته را با قیمت حدود 3 تا 4 هزار تومان می توان تهیه کرد.

فناوری نانو در عرصه دفاعی – امنیتی-قسمت اول

چکیده

به کارگیری فناوری نانو در صنایع نظامی به خصوص در زمینه امنیتی – دفاعی در دهه اخیر مورد توجه پژوهش گران قرار گرفته است. استفاده از این فناوری در تجهیزات دفاعی راه هایی به سوی بهبود اسلحه ها، ابتکار در ساخت مواد با وزن سبک و مقاوم به دمای بالا برای هواپیماها، راکت ها و ایستگاه های فضایی را هموار نموده است. تسلط اطلاعاتی از طریق نانو الکترونیک پیشرفته، به عنوان یک توانایی مهم نظامی، کارایی بالاتر در تجهیزات نظامی و استفاده از ربات های پیشرفته به جای استفاده از نیروی انسانی نظامی، پیشرفت در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت از عوامل شیمیایی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارایی خودروهای نظامی از دیگر قابلیت های این فناوری نوین در حوزه نظامی – دفاعی و امنیتی است. در این مقاله سعی شده است کاربردهای نظامی – دفاعی و امنیتی این فناوری مورد بررسی قرار گیرد.

 1.مقدمه

برای فناوری نانو کاربردهایی را در حوزه های مختلف از جمله غذا، دارو، کشاورزی، پزشکی و زیست فناوری تا الکترونیک، کامپیوتر، حمل و نقل، انرژی، محیط زیست، مواد، هوافضا و امنیت ملی، پتروشیمی، علوم مواد، الکترونیک، کامپوترهای کوانتومی و غیره بر شمرده اند. کاربردهای وسیع این عرصه به همراه پیامدهای اجتماعی، سیاسی و حقوقی آن، این فناوری را به عنوان یک زمینه فرارشته ای مطرح نموده است. هر چند آزمایش ها و تحقیقات پیرامون فناوری نانو از ابتدای دهه 80 قرن بیستم به طور جدی پیگیری شد، اما اثرات تحول آفرین، معجزه آسا و باور نکردنی فناوری نانو در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر تمامی کشورهای بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یکی از مهم ترین اولویت های پژوهشی خویش طی دهه اول قرن بیست و یکم محسوب نمایند. اما بهتر است بدانیم به موازات پیشرفت های شگرفی که در این زمینه حاصل شده است برخی ایده های خطرناک نیز شکل گرفته اند: مانند ساختن ماده ای به نام لکه قهوه ایی که در صورت عدم کنترل صحیح می تواند در عرض چند ساعت سراسر جهان را احاطه کرده  و در میان جوامع نسبت به پژوهش گران و اهداف آنها ترس و واهمه ایجاد کند.

 2.نمونه هایی از به کارگیری فناوری نانو در سامانه های دفاعی – امنیتی

از نمونه های کاربردی فناوری نانو در سامانه های دفاعی – امنیتی می توان به نانو مواد، نانو پودرها، نانوحسگرهای مولکولی، نانو الکترونیک و MEMS اشاره نمود.

2-1- نانو مواد:

 نانو مواد، مواد جدید و سبک، با مقاومت کششی بالا و عمر مفیدی چند برابر مواد متداول هستند که از نانو کامپوزیت ها و نانو روکش ها به عنوان دسته ای از این مواد می توان نام برد.

2-1-1- نانو کامپوزیت ها و نانو فایبرگلاس

 به طور کلی کامپوزیت ها متشکل از ماده ای به عنوان زمینه ماده دیگری به عنوان تقویت کننده هستند. این مسئله تنوع پذیری خاصی به این مواد می بخشد. برخی از نانو کامپوزیت ها ترکیبی از نانوالیاف محکم کربن و الیاف محکم کولار یا پلاستیک های مقاوم در برابر خوردگی هستند که بسیار بهتر از فولاد و آلومینیوم عمل می کنند. نانو کامپوزیت های پیشرفته در بسیاری از اشیای روزمره نظیر بدنه قایق ها، چوب های ماهی گیری و راکت های تنیس قابل کاربرد است، همچنین در صنایع هواپیمایی از قبیل هواپیماهای ترابری نظامی، بالگردها، جنگنده ها، موشک اندازه ها و ماهواره ها رشد و توسعه قابل توجهی داشته است. استفاده از آهن آلات به دلیل هزینه های بالا، وزن زیاد و خوردگی در برابر شرایط جوی مقرون به صرفه نیستند. به کارگیری کامپوزیت ها و نانو کامپوزیت ها علاوه بر استحکام خوب و ارزان قیمت بودن باعث سبکی و افزایش عمر مفید قطعه ا می گردد. جایگزینی نانو کامپوزیت های سرامیکی و پلاستیکی در قطعات مکانیکی و بدنه خودروها و اشیای پرنده مثل موشک می تواند متضمن کاهش مصرف سوخت، افزایش عمر مفید، افزایش برد و پنهان ماندن از دید رادار گردد. در سال های اخیر مشاهده شده که افزایش نانو ذرات اکسید آلومینیم به نیکل، موجب می شود تا مقاومت کششی آن 5/2 برابر فولاد شود. آلومینیوم تقویت شده با الیاف شیشه این امید را ایجاد کرده است که بدنه هواپیماهای آینده، 15 تا 28 درصد سبک تر از هواپیماهای مشابه امروزی ساخته شوند. این در حالی است که با دو برابر کردن ابعاد هواپیما (که از مواد سنتی ساخته شده باشد)، وزن آن سه تا چهار برابر می شود. در این ماده جدید، نانو الیاف شیشه، در دماهای بالا بین صفحات آلیاژ آلومینیوم پرس شده اند. در آینده با پیشرفت فناوری تولید انبوه نانو لوله های کربنی طویل، این ماده با یک ششم وزن فولاد و50 برابر مقاومت کششی آن، جایگزین این فلز قدیمی می شود و موجب دگرگونی در کل محیط زندگی خواهد شد. البته نه در آینده دور که هم اکنون این نانو لوله ها برای حصول کامپوزیت های سبک، بسیار مقاوم و رسانای الکتریسته، به صورت نه چندان دراز ولی هم راستا برای اختلاط با پلاستیک ها استفاده می شوند؛ البته پیش از تولید تجاری ارزان این نانو لوله ها برای مصارف نظامی – که کیفیت بر قیمت غلبه دارد – می توان از این مواد سود جست. منسوجات خود ترمیم شونده و مغناطیسی های دائمی دارای انرژی مغناطیسی چند برابر مغناطیس های عادی (برای استفاده در موتورهای الکتریکی) از دیگر موارد قابل ذکر در این زمینه به شمار می رود. فایبرگلاس با ساختار شبکه ای به صورت تار و پودی، استحکام زیادی دارد. در این مواد، الیاف شیشه به صورت تارهای نازک و تحت شرایط خاصی تولید شده، به طرق متفاوتی به هم بافته می شوند؛ رایج ترین نوع آنها الیاف بافته شده به صورت حصیری و الیاف سوزنی است. فناوری نانو با اعمل آرایش تار و پودی بین مولکول ها، نانو فایبرگلاس های بسیار محکم و سبکی ایجاد می کند که نسبت به انواع امروزی برتری بسیاری دارند. این مواد در کشتی های مسافربری، شناورهای نظامی و زیردریای ها کاربردهای فراوانی دارند.

2-1-2- نانو روکش ها

نانو روکش های تک مولکولی، یکی دیگر از زمینه های پژوهشی در حوزه نانو مواد است. لایه ای نازک از این مواد را می توان روی سطوح فلزی یا پلاستیکی نشاند و مقاومت سایشی و ضربه ای آنها را به شدت افزایش داد. از موارد جالب کاربردهای نظامی در این زمینه می توان به موارد زیر اشاره کرد:

- ساخت و طراحی لباس های مقاوم در برابر گلوله و مقاوم در برابر ضربه و آتش: استفاده از نانو روکش ها در الیاف لباس های سربازان و نیروهای امنیتی باعث سبک و قابل حمل شدن و استحکام آنها می گردد.

- به کار بردن روکش هایی از جنس نانو اکسیدهای فلزی برای تعمیر قطعات فرسوده یا زنگ زده.

- ساخت کلاه های جنگی با مقاومت حرارتی بالا با استفاده از نانو روکش ها.

گردآوری:محسن مرادی

جلیقه های ضد گلوله ی مدرن

از ابتدایی ترین تجهیزاتی که بشر به اهمیت استفاده از آن پی برد زره ها می باشند .

 انسانهای باستانی ازپوست ضخیم برخی حیوانات برای خود پوشش تهیه می نمودند تا آسیب کمتری از جانب جانوران وحشی به آنها برسد .به تدریج با آشنا شدن انسانها با فنون شکل دهی فلزات ، استفاده از زره های فلزی گوناگون گسترش یافت. تا قرن 14 میلادی زره ها به حدی پیچیده شده بودکه سلاح های آن زمان تقریبا بر آنها کارگر نبود . این مساله در قرن پانزدهم وبا پیدایش سلاح های گرم به کلی دگرگون شد . سلاح های گرم به پرتابه ها آنچنان سرعتی می دادند که انرژی لازم برای دریدن زره را فراهم می نمود . در برابر این موضوع ضخامت زره ها نیز افزوده گردید ولی این  تغییر باعث افزایش وزن و دست وپا گیری زره ها می گردید واستفاده از آن رابامحدودیت فراوانی مواجه می نمود . تا سال ها زره ها از سلاح ها عقب افتاده بودند تا اینکه دانشمندان در قرن بیستم و به خصوص در دهه ی 60 با تکیه برپیشرفت دانش متالوژی و پلیمر جلیقه های ضد گلوله ی مقاوم و جدیدی را عرضه نمودند .

زره های جدید از الیاف بسیار مستحکم در شبکه ای پر تراکم تهیه می شود نه از قطعات سنگین فلزی . مکانیزم عمل آنها به این صورت است که با تکیه بر ساختار شبکه ای خود انرژی گلوله را درسطح وسیعی پراکنده و جذب می کنند در عین حال نباید به سمت داخل بدن تغییر شکل دهند زیرا ممکن است صدمات شدیدی به اجزای داخلی بدن برسد .به صورت کلی جلیقه ها به دو نوع نرم و سخت تقسیم می شوند که معمولا نوع نرم را در زیر لباس می پوشند ودر مقایسه با نوع سخت مقاومت کمتری دارد .

 مهمترین الیاف مورد استفاده در جلیقه ها ی ضد گلوله کولار است . این ماده 5 برابر محکم تر از فولاد هم وزن خود است . با توجه به هزینه ی مناسب تولید کولار در مقیاس صنعتی  هنوز برای جلیقه ها ی ضد گلوله بهترین گزینه است.ماده ی دیگری که همه ی ما با آن آشنا هستیم تارعنکبوت است که نمونه ی مصنوعی آن بیو استیل نام دارد و استحکام آن 20 برابر فولاد می باشد ولی تهیه ی آن بسیار پر هزینه می باشد  . در مقابل زره های مدرن، گلوله های ویژه ای با سری از جنس تفلون(ماده ای با ضریب اصطکاک نسبی تقریبا صفر ) تهیه گردیده است که پس از برخورد باجلیقه الیاف را به طرفین رانده و مسیری از میان الیاف برای ادامه ی حرکت خود باز می نماید . گلوله هایی نیز با هسته های فلزی بسیار سخت از جنس تنگستن کارباید ویا اورانیوم 238 فلزی تولید شده که باعث تمرکز شدید انرژی گلوله در یک نقطه وشکافتن زره می گردد . درمقابل ، برای مقاومت بیشتر جلیقه ها آنها را با پولک هایی از جنس سرامیک های ویژه مانند ترکیبات اکسید آلومینیوم ویا تیتانیوم می پوشانند .این پلیت ها(یا پولک ها) قابلیت مقاومت در مقابل گلوله های فوق را نیز به جلیقه ها می دهند . به هر صورت هر زرهی تا سرعت و کالیبر خاصی مقاومت دارد ودر مقابل کالیبر های بالا ناکارآمد است .مثلا اکثر جلیقه ها حتی با پلیت در مقابل تفنگ های تک تیرانداز سنگین(Snipers)mm  12.7  مانند نمونه ی ساخته شده توسط صنایع جنگ افزار سازی وزارت دفاع آسیب پذیر است . به هر حال پژوهشگران امیدوارند با استفاده از پتانسیل نهفته دردانش نانو بتوانند زره هایی به مراتب قدرتمند تولید کنند تاجایی که در مقابل هر کالیبری باهر سرعتی مقاومت نمایند .