حفظ کردن خطوط راه‌آهن برای ایمنی بسیار مهم است و خطر تصادف‌های بزرگ و کوچک را به حداقل می‌رساند. این کار در مناطق بیابانی که با هجوم بی‌امان شن و نمک روبه‌رو هستند و ریل‌ها در آنجا به سرعت دچار خوردگی و سایش زودرس می‌شوند و به جایگزینی پرهزینه نیاز پیدا می‌کنند، بسیار دشوار است.

براساس اطلاعات ارائه‌شده توسط پژوهش‌ها و بازار پیش‌بینی می‌شود که بازار جهانی تعمیر و نگهداری راه‌آهن تا سال ۲۰۳۱ به ۳۱.۱ میلیارد دلار برسد که نشان‌دهنده نرخ رشد مرکب سالانه ۱۱.۲ درصد از سال ۲۰۲۲ تا ۲۰۳۱ است. گزارش‌ها تأکید می‌کنند که عامل اصلی این رشد، افزایش نیاز به حفظ زیرساخت‌های موجود در شرایط چالش‌برانگیز محیطی است.

گروهی از دانشمندان ایرانی شامل «میلاد علیزاده گلدیانی»، «نوید ثابت» و «محمدعلی محیط» با پرداختن به این نگرانی جهانی، به فناوری نانو روی آورده‌اند. آنها یک نانوپوشش منحصربه‌فرد ابداع کردند که برای افزایش قابل توجه طول عمر سیستم‌های اتصال ریل در محیط‌های شنی طراحی شده است.

کار نوآورانه این گروه پژوهشی که گزارش آن اولین بار در ۱۸ آوریل سال ۲۰۲۰ در مجله «Global Railway Review» به چاپ رسید، توجه بسیاری از علاقمندان حوزه نانوفناوری را به خود جلب کرده است.

پیشرفت نانوفناوری

کار اولیه، یک نانوپوشش مخصوص ساخته‌ شده از اپوکسی غنی از روی و پلی‌اورتان را در بر داشت. هنگامی که این نانوپوشش روی گیره‌ها و پیچ‌های ریل اعمال می‌شود، مانعی را بین فلز و عناصر محیطی خشن ایجاد می‌کند و در نتیجه، به طور موثر به جلوگیری از خوردگی می‌پردازد.

هم بررسی‌های آزمایشگاهی و هم بررسی‌های میدانی، برتری این نانوپوشش را در پیشگیری از خوردگی تایید کرده‌اند. روش‌های آزمایشگاهی مانند «طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی»(EIS) و آزمایش اسپری نمک که به طور گسترده پذیرفته شده‌اند، نشان دادند که پوشش‌های نانو می‌توانند تا ۳۱۵ برابر بهتر از همتایان معمولی خود در برابر خوردگی مقاومت کنند. علاوه بر این، آزمایش‌های میدانی انجام شده در یک خط راه‌آهن صحرایی نیز دوام نانوپوشش را تایید کردند و نشان دادند که پوشش‌های نانو حتی پس از یک سال بدون خوردگی باقی می‌مانند.

در راستای این یافته‌ها، مجله «Material Science Research India» اخیرا گزارشی را منتشر کرده که در آن آمده است: استفاده از مواد نانو برای محافظت در برابر خوردگی به طور فزاینده‌ای در حال محبوب شدن است. روش‌های گوناگونی مانند به کار بردن روی سطح، پوشش‌های نازک نانوکامپوزیت، پوشش‌های لایه بالایی و پوشش‌های مانع حرارتی در حال حاضر برای مدیریت خوردگی استفاده می‌شوند.

موانع بالقوه و تحولات آینده

با وجود این نتایج امیدوارکننده، فناوری نانوپوشش با چالش‌های بالقوه‌ای مانند موانع نظارتی و هزینه‌های بالای پژوهش و توسعه مواجه است. علاوه بر این، اگرچه بررسی‌های آزمایشگاهی و میدانی نویدبخش بوده‌اند اما نتایج بلندمدت در مقیاس بزرگ‌تر هنوز ثابت نشده‌اند.

با این حال، صنعت تعمیر و نگهداری زیرساخت‌های ریلی که پتانسیل بالایی دارد، شاهد ظهور موجی از استارت‌آپ‌هایی بوده است که به سمت راه‌حل‌های نانوفناوری می‌روند. شرکت‌هایی مانند شرکت آمریکایی «نانوتک اینداستریال سولوشنز»(Nanotech Industrial Solutions) با بهره‌گیری از فناوری نانو در حال ارتقای ایمنی راه‌آهن هستند. آنها تا به امروز ۹۷ میلیون دلار بودجه جمع‌آوری کرده‌اند.

واضح است که به رغم موانع احتمالی پیش رو، فناوری پیشگام نانوپوشش دانشمندان ایرانی نویدبخش است. این راه حل ابتکاری می‌تواند تعمیر و نگهداری راه‌آهن و فراتر از آن را متحول سازد و به ابداع زیرساخت‌های ایمن‌تر، قابل اعتمادتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر در سراسر جهان کمک کند