اهمیت وجایگاه نانو فناوری در صنایع

نانو تكنولوژی توانمندی تولید مواد ، ابزارها وسیستمهای جدید با خواص برتر در مقیاس یك تا یكصدم نانومتر(یك میلیاردم متر ) می باشد كه در دهه گذشته این حوزه چند رشته ای توانسته است جایگاه ویژه ای را در بخش تحقیقات وصنعت در زمینه های مختلف علوم مهندسی وپزشكی به خود اختصاص دهد.بعبارت دیگر نانو فناوری ایجاد وبهره برداری از مواد ، قطعات وسیستمهااز طریق كنترل مواد در مقیاس نانو متری یعنی همان سطح اتمی ومولكولی می باشد . اساس نانو فناوری كار در این سطوح برای ایجادساختارهای بزرگتر وبا سازماندهی مولكولی جدید است این نانو ساختارها كه از كوچكترین بلوكهای ساختمانی شناخته شده ،ساخته می شوند ، كوچكترین اشیاء ساخت دست بشر بوده ودارای خصوصیات ورفتار فیزیكی ، شیمیائی وزیستی جدیدی هستند.
هدف نانو فناوری آگاهی وبهره گیری از این خصوصیات وساخت استفاده موثر از آنهاست .هم اكنون كنترل خصوصیات اجسام نانو مقیاس، دارای نقش مهمی در شاخه های مختلف همچون : فیزیك، شیمی علم مواد ، زیست شناسی ، پزشكی ، مهندسی هسته ای ، وشبیه سازی كامپیوتری است. ثابت شده است نانو لوله های كربنی ده برابر مقاومتر ومستحكمتر از فولاد بوده در حا لیكه وزن ان (یك ششم)۱:۶فولاد نیز می باشد همچنین با نانو ذرات می توان سلولهای سر طانی را مورد هدف قرار داده وانهاراازبین برد سیستم های نانو مقیاس این توانائی را دارند كه مسافرت های مافوق صوت را كم هزینه تر وبازده كامپیوترها رامیلیونها برابر افزایش دهند .لذا محققین برای تولید محصولات مبتنی بر مقیاس نانو متری بدنبال روشهای سیتماتیك می روند ، اساس همه مواد وسیستم های طبیعی برپایه مقیاس نانو متری است ، كنترل وتغییرات مواد در سطوح مولكولی به این معنی است كه می توان با تعیین خصوصیات جدیدی برای مواد در این مقیاس تولید تمام اشیاء ساخت بشر را از خودروها ، تایرها، مدارات كامپیوتری گرفته تا داروها وجایگزینی بافتها تحت تاثیر قرارداد وباعث اختراع وایجاد اشیاء جدیدی شد كه در، وهم نمی گنجد . نانو فناوری در قرن بیست ویكم شاخه ای استراتژیك از علوم ومهندسی خواهد بود كه فناوریهای مورد استفاده كنونی در ساخت وتولید بسیاری از محصولات را در شاخه های مختلف ازنو پی ریزی خواهد كرد ودر تمام زوایا وبخشهای مختلف اقتصادی ، فرهنگی ، اجتماعی ، سیاسی ،نظامی و... نفوذ وزندگی انسان را بطور گسترده تحت الشعاع قرار خواهد داد چراكه علم به مقیاس نانو افق فردا را ترسیم خواهد كرد .با عنایت به موارد فوق می توان به فواید نانو بر اساس تقسم بندی زیر اشاره كرد:
۱) صنایع هوانوردی واتوماسیون :
مواد تقویت شده با نانو ذرات برای بدنه های سبكتر ، تایر های تقویت شده با نانو ذره ها كه فرسایش كمتری دارند وقابل بازیافت هستند ، نقاشی های خارجی كه نیاز به شستشو ندارند پلاستیكهای غیر قابل اشتعال وارزان، سیستمها ی الكترونیك برای كنترل
۲) الكترونیك وارتباطات :
سیستمهای ضبط چند رسانه ای با استفاده از نانو لایه ها ، صفحات نمایش مسطح ، فناوری سیستمهای بی سیم ، هزاران برابر افزایش در ظرفیت وسرعت پردازش داده ها با قیمت پائین تر وبازدهی بیشتر در مقایسه با مدارات الكترونیكی كنونی
۳) مواد شیمیائی ومواد:
كاتالیزورهائی كه بازده انرژی واكنشهای شیمیائی را بالا برده وبازده عمل احتراق را ( آلودگی كمتر)در وسایط نقلیه بهبود می بخشد ، دریل وابزارهای برش بسیار سخت وغیر شكننده ، سیالهای مغناطیسی هوشمند
۴) درمان ،بهداشت وعلوم زیستی :
داروهای نانو ساختاری جدید ، سیستمهای ژنتیكی ودارو رسانی به مكان تعیین شده در بدن ( داروهای هوشمند)، موادی برای بازیافت وبازسازی بافتها واستخوانهای بدن
۵) ساخت وتولید :
فرایندها وابزارهای جدید برای كنترل مواد در اندازه های اتمی ، مهندسی ابزار سازی مبتنی بر نسلهای جدیدی از میكروسكوپ ها وتكنیكهای اندازه گیری
۶) فناوریهای انرژی:
انواع جدیدی از باتریها ، سلولهای خورشیدی ،ذخیره هیدروژن بعنوان سوخت پاكیزه وصرفه جوئی در انرژی
۷) كاوش درفضا :
وسایل فضائی كم وزن ، تولید ومدیریت اقتصادی تر انرژی وسیستم های روباتیك توانا وخیلی ریز
۸) محیط زیست :
غشای جدا كننده برای فیلتر كردن الودگیها ویا حتی نمك از آب ، جدا كننده های نانو ساختاری برای خارج كردن الودگی های ناشی از پساب صنعتی ، كاهش منابع آلودگی وفرصت های بیشتر برای بازیافت
۹) امنیت ملی :
آشكار سازها وسم زداهای عوامل زیستی وشیمیائی ، مدارات الكترونیكی بسیار كار آمد، سیستمهای امنیتی ظریف ولباسهای ضد گلوله وهوشمند
بانگاهی میتوان نفوذ فناوری نانو را در بخشها وساختارهای مختلف وایجاد محصولات با بازدهی بیشتر ، ظرفیت بالاتر، وتمام ویژگی های مطلوب وخواست انسان بمنظور دستیابی به آمال واهداف خود را مشاهده كرد از طرف می توان اهمیت آن از دیدگاه آمار وارقام نیز مور بحث قرار داد .بطوریكه براساس آمار منتشر شده فروش محصولات متاثر از فناوری نانو از مقدار كنونی ۱۰% تولید جهان به ۱۵% تولید در سال ۲۰۱۴ خواهد رسید این رقم معادل ۲۶۰۰میلیارد دلار می باشد . بعنوان مثال در سال ۲۰۱۴ فقط فروش نانو مواد همچون نانو لوله های كربنی در سال ۲۰۱۴ حدود ۱۳ میلیارد دلار خواهد بود .سهم فناوری نانو در محصولات اینده در سال ۲۰۱۴به ۴% كالاهای عمومی۵۰% محصولات الكترونیكی واطلاعاتی و۱۶% محصولات عرضه پزشكی وبهداشتی و.... از فناوری نوظهور نانو بهره خواهد برد .
براساس موارد مذكور رشد فناوری نانو در سه فاز زمانی بصورت ذیل بوده است :
۱) فاز اول
تاپایان سال ۲۰۰۴فناوری نانو در محصولات نهائی وارد شده ودرامد محصولات ناشی از این فناوری حود ۱۳ میلیارد دلار بوده است كه ۵/۸ میلیارد دلار ان صنایع خودرو وهوا فضا است
۲) فازدوم
تاسال ۲۰۰۹ تحولات اقتصادی موجب گشوده شدن بازار ابداعات نانو خواهد شد ودرامد این بازار به ۲۹۲ میلیا رد دلار خواهد رسید . كاربرد های الكترونیك وفناوری اطلاعات بصورت ریز پردازنده ها وتراشه های حافظه ای كه با فرایند نانو متری ساخته شده اند وارد بازار خواهند شد
۳) فازسوم
از سال ۲۰۱۰ به بعد فناوری نانو به پدیده ای معمولی در كالا تبدیل ودر آمد آن تاسال ۲۰۱۴ از مرز ۲۶۰۰میلیارد دلار تجاوز خواهد كرد همچنین در سال ۲۰۱۴ قریب به ۱۰ میلیون شغل تولیدی كه حدود ۱۱% تمام شغلهای تولیدی است از محصولات فناوری نانو استفاده خواهند كرد .فناوری نانو سهم بخش های مختلف بازار را تغییر خواهد داد و تا سال ۲۰۱۵ حدود ۱۲ میلیون فرصت شغلی جدید ایجاد خواهد كرد .در همین راستا در سال ۲۰۰۴ تعداد ۵۱ كشور در برنامه های تحقیق وتوسعه فناوری سرمایه گذاری كرده اند كه كل هزینه های تحقیق وتوسعه در جهان در همین سال ۱۲ میلیارد دلار بوده وعمده ترین زمینه، پروژه های امنیتی ودفاعی بوده است .در این سال افزایش۳۰% درصدی در سرمایه گذاری نانو نسبت به سال قبل توسط كشور های پیشرفته انجام شده ،كه نشانگر اهمیت فناوری نانو بوده وآنها به وضوح تاثیر این پدیده را بر روی بازارهای مشترك ، اقتصاد ، شغل، سلامتی وتوسعه جامعه دریافته اند . درمیان كشور های جهان نانو فناوری ایالات متحده آمریكا دارای رتبه اول ونانو فناوری كشورهای ژاپن وچین هم درمراحل بعدی قرار دارند.همچنین در این زمینه بازارهای جدیدی بوجود خواهد امد كه به آرامی توسعه می یابند ودر واقع پتانسیل های جامعه را تغییر خواهند داد پیش بینی می شود تا سال ۲۰۱۵ بازار فروش محصولات نانو به بیش از ۸۹۱ میلیارد دلار رسیده وهمچنانكه اشاره شد فرصتهای شغلی جدید ناشی از آن به ۱۲ میلیون نفر در جهان خواهد بود. دولت امریكا از سال ۲۰۰۰ تا ۲۰۰۴ حدود ۲میلیارد دلار در پروژه های تحقیقاتی فناوری نانو هزینه كرده است . اتحادیه اروپا در دوره زمانی ۲۰۰۲تا ۲۰۰۶ بیش از ۱ میلیارددلار در زمینه تحقیقاتی ناو هزینه خواهد كرد .
دول آسیائی نیز تلاش خود را در این عرصه نوین گسترش داده اند. سرمایه گذاری كشور ژاپن از ۲۱۰ میلیون دلار در سال ۹۷ به حدود ۷۵۰ میلیون دلار در سال ۲۰۰۲ رسیده است واین رقم باا فزایش ۳۰% در سال ۲۰۰۳ودر ۴۰% در سال ۲۰۰۴ در بخش نانو فناوری این كشور بوده است .
رقابت در زمینه فناوریهای نانو موضوع بسیار جدی ودر عین حال مورد توجه كشورهای ییشرفته می باشد وهر كدام از این كشورها در حال برنامه ریزیهای دقیق وسرمایه گذاری های كلان بمنظور پیشی گرفتن از رقبای خود هستند لذا میزان سرمایه گذاری ریسكی شركت های نانو از سال ۱۹۹۹ تاكنون حدود یك میلیارد دلار بوده است .ودر حال حاضر حدود ۴۰۰۰ پروژه توسط ۷۰۰شركت در نقاط مختلف دنیادر حال انجام می باشد .توجه روزافزون جهانی به فناوری نانو ناشی از قابلیتهای آن است ، تغییرات خواص مواد در مقیاس نانو متری موجب پیدایش قابلیتهای فراوانی در این مقیاس می گردد. انقلاب نانو متفاوت از انقلاب الكترونیك واینترنت وحتی فناوری اطلاعات است به همین دلیل صنایع مختلف در تلاشند تا این انفجار انهارا غافلگیر نكند .
علاوه بر كشورهای پیشگام در نانو وكشورهای پیشرفته صنعتی سایر ممالك دنیا بویژه ایران در سطح ملی اقدام اساسی برای پیشبرد این فناوری انجام نداده اند كه از علل آن می توان به گران بودن هزینه تحقیقات ، كمبود نیروی انسانی متخصص( در زمینه نانو)، تجهیزات نسبتا گران ، دیر بازده بودن سرمایه گذاری در نانو اشاره كرد .اهم فعالیتهای انجام شده بسیار محدود ودر قیاس با میانگین جهانی بسیار ناچیز است از جمله فعالیتهای صورت گرفته میتوان به تشكیل ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری طی سالهای اخیر اشاره كرد كه این ستاد متولی كلیه امور مرتبط با نانو( تحقیقات ، سرمایه گذاری ، اموزش ، و.......) در كشور میباشد .در همین راستا این ستاد برنامه حمایتی تشویقی خودرا از فعالیتهای نانو در زمینه این فناوریها ازدی ماه سال ۸۳ شروع وبا استقبال خوب متخصصان ، اعضاء هیئت علمی دانشگاه ها ودانشجویان فعال در عرصه فناوری نانو مواجه شد .عناوین حمایتهای تشویقی این ستاد شامل چاپ مقالات در مجلات داخلی وبین المللی ، طرح وتدریس دروس اختیاری نانو ، ثبت اختراع در مراجع بین المللی حمایت از پایان نامه های كارشناسی ارشد ودكتری با موضوعات فناوری نانوو.... ونكته قبل ذكر دیگر اینكه مجموعا ۹۰۰میلیون ریال طی دو ماهه آخر سال ۸۳ به فعالان عرصه نانو اختصاص یافته است موارد مذكوروسایر فعالیتهای انجام گرفته مشابه، هرچند نقطه خوبی برای شروع است ولازم بنظرمی رسد ، اماكافی نیست وباید متناسب با وزن وارزش بالای این فناوری در سطح جهانی بدان نگریست چراكه با برنامه ریزی های منسجم در زمینه های مرتبط با توجه به توان وپتانسیل نیروی متخصص و مستعد بالای كشوروتمایل آنها جهت ورود به دنیای نانو ودر صورت سرمایه گذاری برروی این نیروها(ایجاد رشته های فنی ومهندسی دانشگاهی ، پژوهش ، آموزش ، ایجاد مراكز تحقیق وتوسعه فناوری نانو و ... )،می توان علاوه بر رفع مشكلات ساختاری در بخشهای مختلف شاهد رونق اقتصادی سالم وصنعتی رقابتی، مابین سایر ممالك دنیا بود .

امجد گازرانی

منبع : پایگاه صنعت و فن آوری هوافضا