چالش‌هایی برای نگهداری فیلتر هوا
نسل بعدی فیلتراسیون هوافضا، که به دلیل شیوع جهانی کووید-19 در سال ۲۰۲۰ و به دنبال آن قرنطینه‌های داخلی و بین‌المللی که مانع تجارت می‌شود، به شدت آسیب دیده است، می‌تواند مزیتی قابل توجه برای صنعت هوافضا باشد. هواپیماها برای خالص نگه داشتن مایعات مورد استفاده در پرواز هواپیما و همچنین برای تمیز کردن هوایی که از هواپیما عبور می‌کند و مسافران آن را زنده نگه می‌دارد، به سیستم‌های فیلتراسیون وسیعی نیاز دارند.
در حال حاضر تعمیر و نگهداری فیلتر هوا یکی از دلایل مهم از کار افتادگی هواپیما است؛ چرا که امروزه فیلترهای هوا در صنعت هوافضا بسته به میزان کارکرد هواپیما، باید یک یا دو بار در سال تعویض شوند. تولید و جایگزینی این فیلترهای هوای پیشرفته HEPA هزینه‌بر است و از طرفی زمان تعمیر و نگهداری برای تمیز کردن نیز ارزشمند است. بنابراین، جای تعجب نیست که نوآوران در این صنعت به‌دنبال روش‌های جدید و جایگزین باشند تا موجب شوند هزینه‌ها کاهش یافته و در زمان نیز صرفه‌جویی شود.
استفاده از فوم‌های آئرو-گرافن قابل گرم شدن برای نسل بعدی فیلتراسیون هوافضا
آخرین تلاش‌های پرچمدار گرافن در پروژه‌ای به نام AEROGrAFT Spearhead با مشارکت مرکز تحقیق و توسعه طبیعت در اسپانیا و همچنین شرکت‌های لوفت‌هانزا تکنیک (Lufthansa Technik)، فی استون (Phi-Stone) و سیکسونیا تک (Sixonia Tech) در آلمان، ارائه خواهد شد.
این پروژه آئرو-گرافن (ماده‌ای بر پایه گرافن با چگالی بسیار کم) را در قالب فوم به منظور کاهش زمان تمیز کردن فیلترهای آئرو-مواد در صنعت هوافضا تولید خواهد کرد. نمونه اولیه فیلترهای هوای خود-تمیزشونده با استفاده از آئرو-گرافن قابل گرم شدن طراحی خواهد شد. ویژگی‌های توزیع حرارت همگن طبیعی گرافن منجر شد تا پژوهشگران این ماده را برای کاربردهای نگهداری فیلتر هوا آزمایش کنند.
حتی ویژگی رسانایی حرارتی گرافن نیز به این معنا است که فوم آئرو-گرافن می‌تواند از تمیز کردن مداوم در تمام سطوح فیلترهای هوای خود-تمیزشونده اطمینان حاصل کند. پروژه spearhead، با استفاده از فوم‌های آئرو-گرافن قابل گرم شدن خود، طول عمر و قابلیت استفاده مجدد را برای نسل بعدی فیلتراسیون هوافضا هدف قرار داده است. هدف از این پروژه این است که در مدت ۱۸ ماه فومی ساخته شود که تا ۵۰ سال پایدار باشد و تا پایان پروژه سه ساله، فومی ساخته شود که ۱۰۰ سال پایدار بماند.
این پایداری به این معنی است که پروژه نهایی برای چندین دوره تمیز کردن قابل‌استفاده خواهد بود. این امر به طور قابل‌توجهی ضایعات را کاهش خواهد داد و اطمینان می‌دهد که تولید فوم‌های آئرو-گرافن قابل گرم شدن از لحاظ زیست‌محیطی تا حد ممکن کارامد باشد.
فوم‌های آئرو-گرافن قابل گرم شدن که در حال حاضر توسط شرکای پروژه spearhead در حال توسعه است، علاوه بر کاهش نیاز به محصولات بیشتر، زمان تکمیل فرایند را برای پرسنل تعمیر و نگهداری کوتاه خواهد کرد. با توجه به نقطه میانی یک و نیم ساله پروژه Spearhead، شرکا قصد دارند نسل بعدی فیلتراسیون هوافضا را به گونه‌ای طراحی نمایند که فرآیند تمیز کردن آن، تنها 30 دقیقه به طول بیانجامد.
در پایان دوره سه‌ساله این پروژه، این شاخص کلیدی عملکرد باید برای تمیز کردن فیلتر به کمتر از ده دقیقه برسد. این امر می‌تواند هزینه‌های شرکت‌های هواپیمایی را در بخش تعمیر و نگهداری کاهش دهد.
پرچمدار گرافن: فراتر از فوم‌های آئرو-گرافن قابل گرم شدن
پروژه AEROGrAFT spearhead یکی از طرح‌های نوآورانه بسیاری است که توسط پرچمدار گرافن رهبری می‌شود تا با استفاده از فناوری‌های گرافن، برخی از مشکلات بزرگ صنعتی امروزی برطرف نماید. بودجه پرچمدار گرافن توسط کمیسیون اروپا و شرکا تأمین می‌شود و بودجه‌ای بالغ بر ۱ میلیارد دلار دارد. در مجموع ۲۱ کشور با بیش از ۱۷۰ شریک دانشگاهی و صنعتی در این سازمان حضور دارند.
هدف اعلام‌شده این سازمان این است که نوآوری‌های حوزه گرافن را از آزمایشگاه خارج کرده و از آنها در کاربردهای تجاری و صنعتی امروزه استفاده نماید. این ماده پیشرفته که توسط دانشگاه دانشمندان منچستر در اوایل دهه ۲۰۰۰ کشف شد، از آن زمان تاکنون شاهد افزایش بالقوه موارد استفاده توسط شرکت‌ها و پژوهشگران بوده‌است. بسیاری از پروژه‌های دیگر پرچمدار گرافن، در راستای کاربردهای گرافن، شامل فناوری‌های روانکاری پیشرفته برای قطعات موتور و همچنین کاربردهای فیلتراسیون است. استفاده از اسیدهای مبتنی بر گرافن نیز برای حذف آلاینده‌های سنگین از آب آلوده در حال بررسی است.
مراحل بعدی برای فوم‌های آئرو-گرافن قابل گرم شدن و فیلترهای هوای خود-تمیزشونده
پروژه AEROGrAFT spearhead در حال انجام است. در حالی که هیچ ضمانتی وجود ندارد، اما اهداف بلندپروازانه این پروژه (فوم‌های آئرو-گرافن با پایداری 100 ساله و فیلترهای هوای خود-تمیزشونده با فرآیند تمیز کردن 30 دقیقه‌ای) از نظر کل صنعت هوافضا مورد انتظار است.
اگر این پروژه به یک محصول مناسب منجر شود، فوم‌های آئرو-گرافن قابل گرم شدن به عنوان نسل بعدی فیلتراسیون هوا فضا که صنعت به آن نیاز دارد، تجاری‌سازی شده و توزیع خواهد شد.
درباره نویسنده «بن پیلکینگتون»
بن پیلکینگتون نویسنده، ویراستار و نمونه‌خوان مستقل با مدرک کارشناسی‌ارشد در رشته ادبیات انگلیسی از دانشگاه آکسفورد است. او با استفاده از ارتباط نوشتاری متعهد به شفاف‌سازی است و از گفتن داستان‌های پیچیده و فنی به شیوه‌ای مناسب و قابل‌درک، لذت می‌برد.