معرفی طرح‌های برگزیده بیست‌وپنجمین جشنواره جوان خوارزمی

«قاسم براتی» دربند رتبه دوم پژوهش‌های بنیادی در گروه تخصصی فناوری‌های شیمیایی را با طرح رسوب‌دهی الکتروشیمیایی نانوساختارهای مخروطی به‌عنوان الکتروکاتالیست برای تولید هیدروژن به‌دست آورد. استفاده گسترده از سوخت‌های فسیلی باعث ایجاد خطرهای زیست‌محیطی؛ مانند اتمام منابع‌طبیعی تصاعد گازهای گلخانه‌ای، ایجاد ضایعات و تغییرات آب‌وهوایی می‌شود. هیدروژن بین تمام انرژی‌های تجدیدپذیر به‌دلیل مزایایی فراوان بیشتر موردتوجه است. دراین‌طرح، تمرکز بر هیدروژن از واکنش شکافت الکتروشیمیایی آب بوده. افزایش مساحت فعال سطحی همچنین بهبود فعالیت الکتروکاتالیستی می‌تواند به‌صورت قابل‌توجهی خواص الکتروکاتالیستی را برای کاهش پتانسیل اضافه موردنیاز برای تولید هیدروژن، بهبود دهد. دراین‌تحقیق از «رسوب‌نشانی الکتروشیمیایی» برای ایجاد سطوح نانوساختار مخروطی شکل استفاده شده است. این‌سطوح به‌عنوان زیرلایه جهت رسوب‌دهی ساختارهایی با فعالیت ذاتی الکتروکاتالیستی مطلوب استفاده شده است. نتایج این‌طرح نشان داد: نانوساختارهای سه‌بعدی مخروطی شکل با افزایش مساحت فعال سطحی همچنین جدایش سریع منجر به بهبود قابل‌توجه در فعالیت الکتروکاتالیستی برای تولید هیدروژن می‌شود. همچنین، استفاده از این نانوساختارها به یک الگوی سه‌بعدی برای رسوب‌دهی ساختارهایی برپایه فسفاید و سولفاید فلزات انتقالی به‌صورت قابل‌توجهی مقدار ظرفیت برای تولید هیدروژن را کاهش می‌دهد. نتایج حاصل از بررسی پایداری الکترو کاتالیستی نشان داد: الکترودهای سنتزشده، از پایداری مطلوبی برخوردار هستند که این‌امر استفاده طولانی در صنعت را می‌تواند به‌دنبال داشته باشد.
«امین عبدالهی شریف‌آباد» نیز رتبه دوم پژوهش‌های بنیادی را در گروه تخصصی فناوری نانو با طرح توسعه و کاربرد نانوذرات پلیمری آغشته به حساس‌کننده‌های نوری کسب کرد. پیشرفت فناوری در سال‌های اخیر منجر به ایجاد زمینه جدیدی به‌نام مواد هوشمند درزمینه علوم‌پایه و مهندسی ‌شده. هر سامانه یا ماده‌ای که به‌عنوان ابزار هوشمند شناخته‌شده، حاوی مولکول‌های پاسخگو به محرک است؛ و به‌محض اعمال محرک مناسب، شاهد پاسخی به‌صورت تغییر در خواص فیزیکی و شیمیایی آن هستیم. یک‌دسته مهم از مواد هوشمند نانوذرات پلیمری پاسخگو به نور بوده که طبق مکانیسم پاسخگویی و مواد تشکیل‌دهنده می‌توانند از انواع فوتوکرومیک، فلورسانس و فسفرسانس باشند. یکی از مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار در خواص نانوذرات پاسخگو به محرک اندازه ذرات و غلظت ترکیب پاسخگو به نور است. درواقع با کاهش اندازه ذرات شاهد افزایش جذب نور توسط نانوذرات و کاهش انعکاس نور خواهیم بود. همچنین افزایش غلظت ترکیب پاسخگو به نور نیز باعث افزایش قابل‌توجه خواص فیزیکی خواهد شد. این تحقیقات طی ۱۰‌سال متوالی نشان داد: مناسب‌ترین روش برای تهیه نانوذرات پلیمری پاسخگو به نور «پلیمریزاسیون امولسیونی» است. دو مکانیسم اصلی برای واردکردن ترکیبات پاسخگو به نور به ماتریس پلیمری روش کوپلیمریزاسیون و روش اصلاح فیزیکی‌ست. بررسی و مقایسه این دو روش نشان داد: اصلاح فیزیکی پس از پلیمریزاسیون برای نانوذرات پلیمری عامل‌دار شده با گروه‌های آمین‌آمید، اسید هیدروکسیل و اپوکسی مناسب‌ترین روش تهیه نانوذرات پاسخگو به نور با خواص فیزیکی مناسب است. برای تهیه نانوذرات پاسخگو به نور از انواع متفاوت ترکیبات فوتوکرومیک و فلورسانس استفاده شد. نانوذرات پلیمری فوتوکرومیک و فلورسانس کاربردهای متنوع دارند؛ اما کاربردهای بررسی‌شده دراین‌طرح جوهرهای هوشمند برای استفاده در اسناد امنیتی، سنسورهای شیمیایی برای تعیین قطعیت یا PH محیط، شناسایی اثرانگشت روی سطوح مختلف بااستفاده‌از عکس‌برداری فلورسانس و غیره است.
«شهریار زارع» رتبه سه پژوهش‌ بنیادی را در گروه تخصصی مکانیک با طرح نوسانگر ترمواکوستیک برپایه سیکل استرلینگ به‌دست آورد. دراین‌طرح برای اولین‌بار سیکل استرلینگ بااستفاده‌از علم آکوستیک و ذرات درون یک لوپ بسته تولید و سپس موتور استرلینگ ترمو آکوستیک طراحی و ساخته شده. برخلاف موتورهای استرلینگ قدیمی که سیکل ترمودینامیکی درون آن‌ها با کمک پیستون‌های قدرت و جابه‌جاگر تشکیل می‌شوند، سیکل استرلینگ بااستفاده‌از علم آکوستیکی و نوسانات فشار ذرات درون لوپ بسته تولید شده و درنهایت منجر به حرکت رفت و برگشتی شده و تولید الکتریسیته خواهد شد. درصورت وجود یک منبع گرم و یک منبع سرد در یک لوپ بسته می‌توان امواج آکوستیکی رونده را تولید کرد؛ دراین‌شرایط دو ذره از هوا نسبت‌به‌هم اختلاف‌فاز نزدیک ۹۰‌درجه نوسان می‌کند که دقیقاً مانند رفتار پیستون‌ها در موتورهای استرلینگ قدیمی‌ست. بااستفاده‌از این‌رویکرد در‌این‌موتور برای اولین‌بار تمام لینک‌های مکانیکی، پیستون و اجزای متحرک حذف شده و این باعث کاهش هزینه ساخت و افزایش رقابت‌پذیری نمونه صنعتی آن خواهد شد. دیگر مزیت این موتور فرکانس کاری بالای نسبت به دیگر نمونه‌های موتورهای استرلینگ است. این نوسانگر توانایی که هرنوع سوخت مانند انرژی خورشیدی سوخت هسته‌ای و غیره را دارد. ازطرفی حذف تمام اجزای متحرک در موتور منجر می‌شود بازده اسمی موتور برخلاف صفحات خورشیدی بعدازمدتی افت نکند و ثابت بماند. دیگر مزیت این‌نوع موتور مربوط به تولید توان بالا (در مقیاس صنعتی) در یک مساحت کوچک است و به‌بیان‌دیگر می‌تواند چندبرابر صفحات خورشیدی در یک فضای کوچک انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل کند.
«حمید مشاور» نیز رتبه دوم پژوهش‌های کاربردی را در گروه تخصصی مواد متالورژی و انرژی‌های نو با طرح تولید قطعات فوق‌سبک آلیاژهای منیزیمی به‌روش ریخته‌گری لاست‌فوم به‌دست آورد. طرح تولید قطعات آلیاژهای منیزیم به‌‌این‌روش ترکیبِ مزایای آلیاژهای منیزیم با خواص منحصربه‌فرد نظیر سبکی و استحکام مخصوص بالاست و با روش ریخته‌گری لاست‌فوم برای تولید قطعات پیچیده و حجیم کاربرد دارد. ریخته‌گری لاست‌فوم یک فناوری پیشرفته و دوستدار محیط‌زیست است که برای تولید قطعات پیچیده نیازمند ماهیچه استفاده می‌شود؛ و در آن به‌دلیل حذف ماهیچه مراحل ریخته‌گری بهبودیافته همچنین ماسه مصرفی قابل‌بازیافت و امکان اتصال قطعات به‌صورت خوشه‌ای به سیستم راهگاهی میسر می‌شود که این‌عوامل باعث افزایش سرعت تولید و صرفه اقتصادی می‌شود.
«مهدی حیدری» نیز رتبه دوم طرح‌های توسعه‌ای در گروه تخصصی برق و کامپیوتر را با طرح سامانه هوشمند دانه‌بندی گندله (گلوله‌های تولیدشده از نرمه سنگ‌آهن و سایر مواد افزودنی) به‌دست آورد. اندازه گندله‌های تشکیل‌شده در گندله‌سازی از اهمیت ویژه‌ برخوردار است؛ زیرا گندله‌های بزرگ‌تر در عملکرد کوره اختلال ایجاد می‌کند. به‌همین‌دلیل گندله‌ها قبل از ورود به کوره باید از سرند عبور کنند و آن‌هاکه قطر نامناسب دارند به واحد مواد اولیه برگشته و دوباره این فرایند را از سر بگیرند. بالابودن حجم مواد برگشتی مطلوب نیست؛ زیرا باعث افزایش مصرف انرژی و کاهش راندمان تولید می‌شود. برای کاهش مواد برگشتی اندازه گندله‌ها به‌صورت مستمر و در بازه‌های زمانی مشخص توسط کاربر بررسی می‌شود و درصورت نامناسب‌بودن اندازه پارامترهای تنظیم‌کننده فرایند تولید تغییر می‌یابد.
«اشکان حاج‌علی اکبری» هم رتبه سوم طرح‌های توسعه‌ای را در گروه تخصصی فناوری اطلاعات و ارتباطات با طرح سامانه تلفن‌همراه فورگ به‌دست آورد. این سامانه امن‌ساز تلفن هوشمند به‌نام فورگ با هدف ارتقای ضریب امنیت و کنترل دسترسی کاربران تلفن‌همراه هوشمند طراحی شده. این سامانه به‌صورت محلی و مدیریت از راه دور (سرور تحت‌وب یا فرمان‌های پیامکی) قابل‌مدیریت است. دراین‌سامانه بسیاری قابلیت‌های دستگاه با مجوز صادره توسط مدیر دردسترس کاربران قرار می‌گیرد. این سامانه شامل یک سرور امن‌ساز است که توسط ساختار مدیریتی تحت‌وب کنترل می‌شود و برای کنترل تلفن‌همراه برنامه کاربردی (اپلیکیشن) فورگ روی دستگاه کاربران نصب و به‌صورت برخط یا بدون اتصال تنظیم می‌شود. مدیر سامانه قادر به تعریف کاربران جدید برای هر دستگاه، اختصاص کلمه عبور به آن‌ها، مشاهده فایل تنظیمات کاربر و تغییر دسترسی کاربر به برنامه‌ها و سایر امکانات تلفن‌همراه است. همچنین می‌تواند اجازه نصب یا حذف برنامه‌های کاربردی را برای کاربر صادر و تعیین کند که کاربر مجاز به دسترسی به کدام برنامه‌های گوشی هوشمند همراه روش‌های ارتباطی و قابلیت‌های دستگاه است.