روی حیرت انگیز

با هزاران اختراع ثبت شده و به معنای واقعی افزودن میلیون ها محصول به اعتبار خود، روی نقش حمایت دربسیاری از اختراعات بزرگ قرن 20 را ایفا کرده است.

وقتی سئوال شد که چگونه روی استفاده می شود، بیشتر مردم ویتامین ها و شاید کرم های آفتاب را نام بردند. ممکن است برخی گالوانیزه و ریخته گری را به لیست اضافه کنند اما تعداد کمی از اینکه تا چه حد روی و فن آوریهای مبتنی بر روی در زندگی روزانه ما نقش دارند,آگاه هستند.

روی کاملاً در حمل ونقل، پزشکی، حفاظت از انرژی، کنترل آلودگی ، الکترونیک و اکتشاف فضا در گیر است. روی خواص منحصر به فردی دارد که به آن اجازه می دهد در حل بسیاری از مشکلات کنونی و به خوبی در آینده مشارکت کند.

 

روی در فضا

به عنوان یک پوشش محافظ برای فولاد، روی هیچ همتایی ندارد. صرف نظر از محیط زیست یا نرم افزار،صنایع فولاد و روی برای سالهای زیادی با هم برای پوشش های گالوانیزه کامل، قادر به محافظت فولاد از خوردگی کار کرده اند. از پنل های بدنه خودرو و قطعات زیرین، لوازم خانگی، پمپ های گاز، صندوق های پستی، وسایل خیابان، سیم تاکستانها و ساختمانها، طول زندگی و گزینه های پایانی امکان پذیر با پوشش روی مدرن متناوب است.اما فولاد تنها ماده ای نیست که از خواص منحصر به فرد روی بهره مند می شود.هنگامی که دانشمندان اداره هوانوردی و فضایی ملی ایالت متحده (NASA)، نیاز به یک پوشش مقاوم در برابر حرارت شدید از سفر به فضا داشتند آنها به اکسید روی پیوستند.محققان توانستند یک پوشش بر پایه روی را توسعه دهند که  در مقابل  چرخه حرارتی بین C ° -180  و C° 180 بمباران اشعه ماوراء بنفش معادل 000/19 ساعت خورشیدی، مقاوم بود.

این پوشش اکسید روی در حال حاضر به طور متداول برای محافظت از اجزای فضاپیما استفاده می شود که یکی از فنی ترین ، پیشرفته ترین و پیچیده ترین ماشین آلاتی است که تاکنون ساخته شده است.

در سال 1997 کاوشگر فضایی کاسینی در سفری هفت ساله به زحل زمین را ترک کرد. به محض ورود به زحل ، کاوشگر با یک ماموریت 4 ساله با پنجاه مدار و بسیاری ماهواره برخورد کرد. چند قسمت از کاوشگر کاسینی نه حداقل آن، درقطر 4 متری سیستم به دست آورنده آنتن بالا توسط یک پایش کنترل حرارتی بر اساس اکسید روی محافظت شده است. این روی حاوی پوشش حرارتی،از اهمیت انتقادی برای کاوشگربرخوردار است . چون به محض اینکه کاوشگر به 61/0 واحد نجومی (AUᴵ) از خورشید نزدیک می شود در طول پرواز در ارتفاع کم در زهره و به دوری 10AU از خورشید که به دور زحل می گردد با درجه حرارت بالا مواجه خواهد شد.

تعدادی از پوششها برای پروژه بررسی شد، اما فرمول اکسید روی بهترین شرایط مورد نیاز ماموریت,از جمله توانایی مقاومت در برابر حرارت شدید و قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش را دارا بود.

 

 

اکسید روی در صنایع و ساخت رنگها ، تولیدات لاستیک، محصولات آرایشی، دارویی، پوشش کف، پلاستیک، چاپ پارچه، صابون سازی، ذخیره باتری ها، منسوجات، تجهیزات الکتریکی و …. استفاده می شود.

 

روی زیر دریا

 

از آنجایی که تولید نفت دریایی به عمق آب بر می گردد.سیستم عامل های تولید مرسوم بسیار هزینه بر است. جرم مورد نیاز سازه های فولادی با افزایش عمق آب به طور نامتناسبی رشد می کنند.

برای غلبه بر این مشکل، یک روش جایگزین برای منابع در بستر اقیانوس و کنترل عملیات از راه دور تنظیم شده است.

یک سری از خطوط برق و هیدرولیک,برای ارتباط منابع از راه دور به یک طرح زیر بنایی تولید واقع در آب های کم عمق نزدیک به ساحل استفاده می شوند. تا همین اواخر خطوط مرکزی,از شلنگ های پلاستیکی فشار بالا که در مسافت های طولانی به طور نامطلوب ثابت بودند یا از آلیاژهای فلزی که هزینه سنگین داشتند ساخته می شد.

یک شرکت آمریکایی(Southwestern Pipe Inc)، با همکاری سازمان بین المللی پژوهش سرب و روی( International Lead Zink Research Organization)  و شرکت بین المللی نفت و پوسته (SHELL) یک فولاد مرکزی پیچیده شده در یک روکش فلزی روی را توسعه دادند. روکش فلزی روی انعطاف پذیر از ضخامت 750 میکرون خارج شده است. ( میزان پوشش روی استاندارد بین 8 و 40 میکرون ) و حیات 30-40 ساله زیر دریا دارد.

امروز,روی محافظت شده مرکزی جدید تحت نام SEA CAT تجاری می شود. SEA CAT در حال حاضر در75 درصد از پروژه های اعماق آب در خلیج مکزیک با بیش از 11 میلیون فوت ( 4/3 میلیون متر ) از لوله در خدمات استفاده می شود.

SEA CAT همچنین نقش محوری را در بزرگترین پروژه توسعه زیر دریاProject   NA KIKA Shell/ BPAMOCO در جهان ایفا می کند.

این شاهکار مهندسی قابل توجه از پنج توسعه زیر دریا شامل می شود که به یک مرکز تولید شناور دائمی گره خورده است.

این چاه ها در عمق آب بین 5800 تا 7000 فوت  ( 1800 – 2100 متر ) قرار گرفته اند و هنگامی که کامل تر شود به بیش از 1000 مایل( کیلومتر 1600 ) از لوله روی پوشیده شده،نیاز است.

سرگرمی های روی

با وجود استفاده های اصلی بسیاری از روی ، گاهی صرفاً برای سرگرمی استفاده میشود. آیا تاکنون فکر کرده اید که چگونه اشیاء در تاریکی می درخشند؟

تمام محصولات درخشنده در تاریکی حاوی فسفر هستند. فسفر ماده ای است که پس از تامین انرژی ، تابش نور مرئی دارد.

برای ایجاد یک شیء درخشنده در تاریکی، شما به فسفری که توسط نور معمولی انرژی داده شده و دارای پایداری بسیار طولانی است احتیاج دارید.

سولفید روی این خواص را داراست و برای ایجاد آن در هر چیز، حتی ساعت شب تاب و اسباب بازیهای درخشان در تاریکی استفاده می شود.

خواص درخشندگی روی آن را به یک ماده کلیدی دراشعهX (XRAY)و صفحه نمایش تلویزیون، چراغ های فلورسنت و نور ساتع شده از ال ای دی تبدیل کرده است.

در آتش بازی اغلب از گرد و غبار روی برای ایجاد روشنایی ، جرقه سوسوزننده استفاده می شود. تکه های فلز روی حرارت داده می شوند تا زمانی که آنها بتابند و کاملا درخشنده و یا در دمای به اندازه کافی بالا در واقع بسوزند.

انواع مواد شیمیایی را می توان به خلق رنگ های درخشان افزود،اما آن روی است که جرقه می زند.

روی در فناوری روز

در جامعه امروز, ریخته گری روی در همه جا  از لوازم روشنایی تا شیر آب از دستگیره درب تا قطعات خودرو وجود دارد.

رادیوها، دستگاههای فاکس ، کامپیوترها و پرینترها جزء آنها هستند،اما تعداد کمی از فن آوریهای مدرن ما به ریخته گری قطعات روی تکیه می کنند.

به تازگی روش های ریخته گری توسعه یافته، به رقابت برای کوچک سازی لوازم راحتی نسل بعد مانند تلفن های همراه و لپ تاپ ها دامن می زنند. از آنجائیکه تکنولوژی ، بیشتر در فضاهای تنگ تر بسته بندی شده است نیاز به حذف حرارت از اجزای حساس الکترونیکی بسیار مهم می شود.

محققان ، آلیاژهای روی را به حفره های گرمایشی کوچک مورد نیاز برای خنک کردن این لوازم تبدیل کرده اند.اکسید روی متغییر ساز که بطور گسترده ای در سیستم های الکتریکی برای حفاظت از مدار استفاده می شود، معمولا به عنوان موج باز دارنده شناخته شده است. وظیفه اصلی آنها این است که اجازه جریان اضافه بار کوتاه مدت برای گذر از زمین را بدهند.

مهمترین آنها,متغیرسازهایی هستند که در خطوط انتقال قدرت با ولتاژ بالا به عنوان محافظ در برابر حملات رعد و برق و موج قدرت موقت مورد استفاده قرار میگیرند.آنها همچنین در برنامه های کاربردی کم ولتاژ برای محافظت از قطعات حساس مانند ترانزیستور و مدارات مجتمع استفاده میشوند.

روی نقش عمده ای در تولید متغیر سازها ایفا می کند. جزء داخلی دستگاه تقریبا به طور کامل از اکسید روی ساخته شده است لایه یا پوشش خارجی معمولا از یک ماده سرامیکی یا قالب لاستیکی می باشد. جهت تولید بلوک های اکسید روی داخلی ، اکسید روی با اکسید فلزات دیگر و یک چسباننده مخلوط می شود. این مخلوط پودر در فشار بالا قرار داده می شود و به شکل یک دیسک در می آید که در یک کوره قرارداده شده و بمدت چند ساعت پخته می شود. ذرات اکسید روی بشکل یک بلوک جامد با هم ترکیب می شوند. پس از اینکه یک پوشش رسانا به دیسک اعمال می شود، دیسک های چند گانه با هم انباشته و در یک پوسته مهر وموم می شوند. اندازه متغیر ساز با توجه به ولتاژ مدار محافظت شده متفاوت است. اکسید روی در این نوع سرامیکی یک خاصیت الکتریکی منحصر به فرد را ارایه میدهد.در ولتاژهای طراحی، بلوک به عنوان یک مقاوم و در شرایط موج بلند به عنوان یک هادی عمل می کند.

روی همچنین یک ماده کلیدی در طراحی جدید از باتری های پر انرژی است.

در حال حاضر پژوهشگران در حال توسعه و تجاری سازی یک باتری هوایی روی، قادر به تامین انرژی تلفن های همراه، کمک های شنوایی و لپ تاپ ها می باشند  که بسیار طولانی تر از امکان آن در گذشته توسط دیگر باتری های شیمی اند.

در حال حاضر ، کار در حال اجرا مقیاس کردن آن و دیگر تکنولوژی روی به یک اندازه مناسب برای تامین انرژی ماشین ها و حتی خانه هاست.

بعنوان مثال، عمل حالت دور آرام موتور کامیون ، برای گرم کردن و یا کابین دارای جای خواب سرد، زمانی که کامیون پارک شده است، ممکن است به زودی توسط سلول های سوخت روی هوا که قدرت کمکی آرام و تمیز برای تهویه مطبوع کامیون ارائه می دهند،جایگزین شوند.

در حال حاضر رانندگان کامیون در آمریکا،به اندازه 4000 دلار در هر سال در هر کامیون صرف معطل ماندن برای اجرای دستگاههای کمکی موتور می کنند.

سایر کابردهای سلول سوختی هوایی روی فوق العاده تمیز و آرام،شامل لیفتراک ها, ماشین های چمن زنی ,اسکوتر ها ,وسایل نقلیه تحویل و پشتیبان ژنراتورها برای صنعت ارتباطات از راه دور و قدرت کمکی برای قایق ها، و کامیون ها و وسایل نقلیه تفریحی، چرخ دستی های گلف و وسایل نظافت صنعتی است.

روی برای تعالی

هر ساله آکادمی ملی علوم و هنر ضبط ایالات متحده (The US National Academy of Recording Arts & Sciences)موفقیت در موسیقی ضبط شده را با ارائه جایزه گرمی ارج می نهد.

جایزه گرمی، سالانه توسط هنرمندان و متخصصان فنی برای تعالی هنر و فن اعطاء می شود.

جوایز دست ساخته شده از آلیاژ های روی توسط یک صنعتگر در کلرا دو در خور موفقیت گیرنده ساخته می شود.

نگاهی به آینده

با وجود سابقه طولانی،روی، یک فلز منحصر بفرد مدرن است. با آرایه وسیعی از خواص خود، روی از لحاظ سود مندی در زمینه علم و فن آوری همیشه در حال گسترش، همتای اندکی دارد.

همه کاره بودن،آن را بعنوان رسانه اساسی برای محققان در بررسی مرزهای جدید در فیزیک، شیمی، زیست شناسی و مهندسی برق ساخته است.

با هزاران اختراع ثبت شده و به معنای واقعی افزودن میلیون ها تن از محصولات به اعتبار خود، روی نقش حمایت را در بسیاری از اختراعات بزرگ در قرن 20 ایفا می کند.

از ترانزیستورها تا لیزرها، ماهواره ها تا تخته های مدار، فتوکپی ها تا سلول های سوخت، روی واقعا از متنوع ترین و ضروری ترین مواد شناخته شده برای بشر بحساب می آید.

———————————————————————–
  Rob Putnam, ILZRO and Michael Martin, IZA

مترجم : شادی جمیلی