پلی‌ال‌های تجدیدپذیر پلی‌یورتان در خودروهای الکتریکی

وجود فشارهای جهانی برای دست‌یابی به راه‌ حل‌های حمل‌ و‌ نقل پایدار موجب افزایش تقاضا برای وسایل نقلیه الکتریکی۱ شده است. با رشد صنعت خودروهای برقی، نیاز به مواد پلیمری نوآورانه‌ای که عملکرد، پایداری و ردپای زیست‌محیطی۲ این خودروها را بهبود بخشد مورد توجه قرار گرفته و روند رو به رشدی را تجربه کرده است. یکی از زمینه‌های قابل توجه در این خصوص، تولید پلی‌یورتان‌های مورد استفاده در قسمتهای مختلف اتومبیل با بهره‌ گیری از پلی‌ال‌ها و دی‌ال‌های تجدیدپذیر است. کاردانول۳، یک ترکیب فنلی تجدیدپذیر مشتق شده از مایع پوسته بادام هندی۴ است که پلی‌ال‌های برپایه آن علاوه بر سازگاری با محیط زیست دارای کارایی عملکردی بالا بوده و یک جایگزین عالی برای پلی‌ال‌های برپایه مواد پتروشیمی محسوب می‌شوند. نوشتار حاضر بطور خلاصه به نقش این مواد در خودروهای الکتریکی و اهمیت آنها در کارآمدی این وسایل نقلیه می‌پردازد.

نیاز به دی‌ال‌ها و پلی‌ال‌های تجدیدپذیر در خودروهای الکتریکی

پلی‌یورتان‌ها پلیمرهای بسیار مورد اهمیتی در صنعت خودرو هستند و در کاربردهای مختلفی در خودرو همچون بالشتک‌های صندلی، پانل‌های داخلی، چسب‌ها و پوشش‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. بطور معمول این پلیمرها برپایه مواد پتروشیمی تولید می‌گردند؛ گرایش فزاینده برای تولید برپایه مواد تجدیدپذیر و دوستدار محیط زیست موجب گردیده تا تحقیقات بسیاری در خصوص تولید پلی‌یورتان‌ها برپایه مواد زیست‌پایه صورت گیرد. پلی‌ال‌ها و دی‌ال‌ها -که از اجزای ضروری در تولید پلی‌یورتان‌ها هستند- با منشأ تجدیدپذیر علاوه بر رفع نیاز در این خصوص، دارای خواص منحصر به فردی بوده و با بهبود پایداری حرارتی، استحکام مکانیکی و بازدارندگی شعله در پلی‌یورتان‌ها، آنها را برای استفاده در خودروهای الکتریکی -که دوام و ایمنی در آنها در اولویت است- ایده‌آل می‌سازد.

پلی‌ال‌های برپایه کاردانول

کاردانول یک ترکیب فنل طبیعی مشتق شده از مایع پوسته بادام هندی -یک رزین طبیعی که از پوسته بادام هندی استخراج می‌شود- است که بعنوان یک ماده اولیه باارزش برای تولید پلی‌ال‌های تجدیدپذیر شناخته شده است.

ساختار مولکولی کاردانول
شکل ۱ : ساختار مولکولی کاردانول

پلی‌ال‌های برپایه کاردانول بدلیل ساختار شیمیایی منحصربه‌فرد خواص مفیدی را در پلی‌یورتان‌ها ایجاد می‌کنند و در صنعت خودروسازی نیز مورد توجه قرار گرفته‌اند. 

خواص ویژه این مواد بصورت زیر است.

  1. پایداری. کاردانول محصول جانبی صنعت بادام هندی است که آن را به یک منبع تجدیدپذیر و فراوان تبدیل می‌کند. استفاده از پلی‌ال‌های برپایه کاردانول، اتکا به سوخت‌های فسیلی را کاهش داده و با استفاده از مواد زائد به اقتصاد چرخشی کمک می‌کند.
  2. پایداری حرارتی. پلی‌ال‌های کاردانول پایداری حرارتی عالی از خود نشان می‌دهند؛ این ویژگی بویژه برای خودروهای برقی -که در آنها اجزای باتری و سیستم‌های الکترونیکی گرمای قابل توجهی تولید می‌کنند- از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
  3. بازدارندگی شعله. خاصیت ضدشعله ذاتی پلی‌ال‌های برپایه کاردانول، آنها را برای کاربردهای مورد استفاده در داخل خودروهای برقی و نیز محفظه‌های باتری مناسب می‌سازد. این امر ایمنی خودروهای الکتریکی را با کاهش خطرات آتش‌سوزی افزایش می‌دهد.
  4. استحکام مکانیکی. پلی‌یورتان‌های مشتق‌شده از پلی‌ال‌های کاردانول، استحکام مکانیکی و انعطاف‌پذیری بالایی از خود نشان می‌دهند؛ این ویژگی آن‌ها را به ماده‌ای ایده‌آل برای استفاده در بالشتک‌های صندلی، پانل‌های داخلی و سایر اجزایی که به دوام و راحتی نیاز دارند، تبدیل می‌کند.
  5. مقاومت شیمیایی. پلی‌ال‌های کاردانول پایداری هیدرولیتیکی بالایی داشته و مقاومت بسیار خوبی نیز در برابر مواد شیمیایی، روغن‌ها و حلال‌ها ارائه می‌کنند. مقاومت شیمیایی مطلوب این مواد، آنها را برای کاربردهای EV که ممکن است مواد با الکترولیت‌های باتری یا سایر مواد خورنده تماس پیدا کنند، مناسب می‌سازد.
مقاومت هیدرولیتیکی. مقایسه سه دی‌ال تجاری Cardolite با برخی دی‌ال‌های متداول
شکل ۲ : مقاومت هیدرولیتیکی. مقایسه سه دی‌ال تجاری Cardolite با برخی دی‌ال‌های متداول

کاربرد پلی‌ال‌های کاردانول در خودروهای الکتریکی

همانگونه که ذکر شد خواص منحصربه‌فرد پلی‌ال‌های کاردانول، آنها را برای طیف وسیعی از کاربردها در خودروهای الکتریکی مناسب می‌سازد. برخی از بخشهای مهم خودرو که در آن می‌توان از پلی‌ال‌های تجدیدپذیر استفاده کرد عبارتند از:
  1. اجزای داخلی. پلی‌یورتان‌های برپایه CNSL را می‌توان برای ساخت بالشتک‌های صندلی، پشتی سر، زیردستی و سایر اجزای داخلی استفاده کرد. این مواد ترکیبی از راحتی، دوام و پایداری را ارائه داده و تجربه کلی رانندگی را بهبود می‌بخشند.
  2. چسب‌ها و درزگیرها. بدلیل خاصیت چسبندگی و مقاومت شیمیایی عالی پلی‌ال‌های کاردانول، پلی‌یورتان‌های برپایه آنها برای استفاده در این کاربردها مناسب هستند. از این مواد می‌توان برای اتصال اجزای مختلف در خودروهای الکتریکی از جمله مجموعه باتری، سیستم‌های الکترونیکی و اجزای اصلی ساختار استفاده کرد. استفاده از این مواد در ساختار به کاهش وزن کلی خودرو نیز کمک می‌نماید.
  3. پوشش‌ها. از پلی‌یورتان حاصل از پلی‌ال‌های CNSL می‌توان برای توسعه پوشش‌ها و پرداخت‌۵های سازگار با محیط زیست در خودروهای الکتریکی استفاده کرد. این پوشش‌ها در برابر خوردگی، اشعه ماوراء بنفش و سایش از سطوح زیرین محافظت کرده و در عین حال جذابیت و زیبایی خودرو را نیز افزایش می‌دهند.
  4. محفظه‌های باتری و مدیریت حرارتی. با توجه به پایداری حرارتی مناسب و خواص ضدشعله پلی‌ال‌های کاردانول ناشی از ساختار شیمیایی ویژه این مواد، پلی‌یورتان‌های برپایه آنها برای استفاده در محفظه‌های باتری و سیستم‌های مدیریت حرارتی مطلوب هستند. فوم‌های پلی‌یورتان حاصل از این مواد می‌توانند با ایجاد عایق و محافظت موثر در برابر فرار حرارتی به بهبود ایمنی و عملکرد باتری‌های خودروهای برقی کمک کنند.

چالش‌ها و چشم‌انداز آینده

در حالی که پلی‌ال‌های CNSL مزایای متعددی را ارائه می‌دهند، هنوز چالش‌هایی وجود دارد که باید به آنها توجه شود تا پتانسیل آن‌ها در کاربردهای خودروهای الکتریکی بطور کامل شناسایی گردد. یکی از چالش‌های اصلی، مقیاس‌پذیری تولید است. اگرچه کاردانول یک منبع تجدیدپذیر محسوب می‌شود اما ظرفیت تولید فعلی ممکن است برای پاسخگویی به تقاضای رو به رشد صنعت خودرو کافی نباشد. علاوه بر این، تحقیقات بیشتری برای بهینه سازی سنتز پلی‌ال‌های کاردانول و بهبود سازگاری آنها با فرآیندهای تولید موجود مورد نیاز است. با ادامه رشد بازار خودروهای الکتریکی، انتظار می‌رود تقاضا برای مواد پایدار افزایش یابد. استفاده از پلی‌ال‌ها و دی‌ال‌های تجدیدپذیر -همچون انواعی که از کاردانول بدست می‌آیند- نقش مهمی در برآوردن این نیازها ایفا می‌کند. تحقیقات مداوم در مورد خواص کاردانول و سایر مواد زیست‌پایه نشان می‌دهد که این مواد در صنعت خودروسازی اهمیت فزاینده‌ای پیدا خواهند کرد؛ زیرا تولیدکنندگان در تلاش برای کاهش اثرات زیست‌محیطی آن‌ها در عین حفظ استانداردهای عملکردی بالا هستند. در سال‌های آینده، نوآوری‌ها در خصوص مواد اولیه تجدیدپذیر، تکنولوژی‌های فرایندی و فرمولاسیون پلی‌ال‌ها احتمالاً دامنه کاربردهای مواد مبتنی بر پلی‌ال‌های CNSL در خودروهای الکتریکی را گسترش خواهند داد. با تأکید مداوم بر کاهش ردپای کربن و بهبود بهره‌وری انرژی، این مواد -و نیز انواع مشابه- موقعیت خوبی برای کمک به آینده سبزتر برای صنعت خودرو دارند. برای مطالب بیشتر به صفحه “دی‌ال‌های بدست آمده از مایع بادام هندی (CNSL) پایداری را در پلی‌یورتان به ارمغان می‌آورند” مراجعه نمایید.
  1. Electric Vehicles (EVs)

  2. Environmental footprint

  3. Cardanol

  4. Cashew Nutshell Liquid (CNSL)

  5. Finish

مراجع

  1. Prashant Gupta, et al. The Chemical Record, 2022, 1
  2. I.Suresh, ASC Sustainable Chemistry & Engineering, 2013, 232
  3. N. J. Sangeetha, International Journal of Scientific Research in Science, Engineering and Technology (IJSRSET), 2017, 3, 328
  4. Cardolite Technical Brochure, “cardolite.com”, ۲۰۲۴
  5. M.Kathalvar, Progress in Organic Coatings, 2014, 77

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *