فرصت ها و چالش های فناوری نانو در صنعت شیمی

با توجه به ظهور فناوری های جدید, صنایع شیمیایی سنتی به صنعتی بالغ و بسیار جا افتاده با كالاها و محصولات متنوع تبدیل شده است تولید فرآورده های شیمیایی خاص و ایجاد قابلیت های جدید, فرصت های بازاری و محصولات جدیدی را پدید می آورد, كه همگی نتیجه فناوری های نوین فرآوری و روش های كنترلی میكروساختاری هستند

فناوری نانو یكی از زمینه‌های اساسی و نوظهور تحقیقاتی است كه شامل شیمی و علم مواد می‌باشد و در برخی موارد، زیست‌شناسی هم به آن اضافه می‌شود كه به كمك آن می‌توان خواص جدیدی كه هنوز كشف نشده‌اند را کشف نمود و با استفاده از این خواص می‌توان به فرصت‌های بازاری و تجاری جدیدی دست یافت. در این مقاله به فرصت‌های تجاری فناوری نانو از دیدگاه صنعتی می پردازیم كه شامل صنایع الكترونیك، زیست پزشكی و كالاهای مصرفی می‌باشد. همچنین به تعریفی از رقابت‌های عرصه فناوری كه شامل عملیات‌های مختلف از تشكیل ذره، پوشش‌دهی، پراکندگی،تا مشخصه یابی، مدل‌سازی و شبیه‌سازی هستند، خواهیم پرداخت. و در نهایت نقشه راه نوآوری فناوری نانو را ارائه خواهیم كرد، كه در آن به تأثیر متقابل توسعه بلوك‌های سازنده نانومقیاس، طرح محصول، طرح فرآیند و ارزش محصول را مورد اشاره و آن را تعریف نموده‌ایم. همچنین یك مدل تحقیق و توسعه را پیشنهاد داده‌ایم كه این مدل با توجه به تقاضاهای بازار و توانایی فناوری به دنبال یافتن راهی سریع برای بهره‌برداری از مزایای فناوری نانو و انتقال آن به بازار مصرف و استفاده مشتریان می‌باشد.

مقدمه

ما فناوری نانو را یك فناوری كاملاً توانمند می‌دانیم كه قادر است تحولات و پیشرفت‌های عمده و پایداری را در بسیاری از بخش‌های بازار ایجاد كند. به‌عنوان مثال می‌توان به ابزارها و مؤلفه‌های ارتباطی سریع‌تر، هوشمندتر و راحت‌تر، مواد هوشمندی كه به محرك‌های خارجی پاسخ می‌دهند، انرژی تمیزتر و ایمن‌تر، فرآیندهای تولیدی سازگار با محیط زیست، سیستم‌های تشخیص سلامت بشر و نیز روش‌های بهتر برای آشكارسازی، پیشگیری و یا برطرف نمودن اثرات سوء عوامل مضر شیمیایی و بیولوژیكی اشاره کرد.

تجاری‌سازی فناوری‌‌ نانو باعث بهبود بهره‌وری اقتصادی و قدرت تولید، بهبود بهداشت و سلامتی و ارتقای كیفیت زندگی خواهد شد، كه تمامی اینها فواید اجتماعی فراوانی در سطح جهان به دنبال خواهد داشت. در این فناوری نیز همانند هر فناوری جدید دیگر اكتشافات صورت گرفته باید بر اساس مفاهیم و اصول علمی دقیق باشند و خطرات احتمالی اثرات نامطلوب آن بر سلامت بشر و محیط‌زیست باید نقادانه مورد ارزیابی قرار گیرد. همچنین باید گفتگوهای باز با نماینده‌ها و کمیته‌های نظارتی ترتیب داده شود و موافقت‌نامه‌های آزمایشی مناسب در زمینه نظارت بر خطرات به اجراء گذاشته شود.

فناوری نانو به صنعت و یا شركت‌های خصوصی معین و یا حتی فقط چند ملیت خاص اختصاص ندارد. ایالات متحده چه در بخش سرمایه گذاری دولتی، چه شركت‌های سرمایه‌گذار خصوصی در صنعت فناوری نانو هیچ پیشگامی ندارند. بیشتر دولت‌ها در كشورهای صنعتی جهان از سال ۱۹۹۷ سرمایه‌گذاری در فناوری نانو را آغاز كرده‌اند و برنامه‌های مهمی هم در كشورهای آمریكا، ژاپن و اروپای غربی در این زمینه در جریان است. ضمن آن كه كشورهای دیگری همچون استرالیا، كانادا، چین، اروپای شرقی، اسرائیل، كره، سنگاپور و تایوان هم در این زمینه برنامه‌هایی دارند. انقلاب فناوری نانو اساساً متفاوت از انقلاب صنعتی اول است، كه فقط در چند قدرت برتر جهان اتفاق افتاده بود و سایر كشورها همچنان در حال توسعه بودند.

برای بهینه‌سازی محصولات و كالاهایی كه بر اساس فناوری نانو تولید می‌شوند، لازم است تا توانمندی‌های مهم در این زمینه خیلی زود شناخته شوند. یك روش مفید برای این كار تعریف چهار مهارت زیر است:

نانوسنتز: ایجاد بلوك‌های سازنده نانومقیاس شامل نانوذرات، نانولوله‌ها و نانوساختارها

نانوساخت و نانوفرآوری: دستكاری و فرآوری بلوك‌های سازنده نانومقیاس برای اهداف مورد نظر

نانوترکیب: یكی كردن نانوبلوك‌های سازنده و شكل دادن یك محصول و كالای نهایی از قبیل كامپوزیت‌های پلیمری، مواد الكترونیكی و ابزارهای زیست پزشكی

نانو مشخصه‌یابی: اندازه‌گیری و مشخصه‌یابی خواص اساسی بلوك‌های سازنده نانومقیاس و یا شكل نهایی محصول

انجام تمام این چهار مرحله برای تجاری‌‌سازی كالاهای فناوری نانو با عملكرد منحصر به فرد و در نظر داشتن منافع مشتری و هزینه آن ضروری می‌باشد.

با ورود به قرن سوم، ما در دوپونت همانند یك ابداع‌كننده قوی مواد و با داشتن سابقه‌ای طولانی در زمینه محافظت از سلامت، امنیت و آسایش كارمندان، مشتریان و جامعه به تحقیقات مربوط به نانومواد مشغول می‌باشیم.

شركت دوپونت در سال ۱۸۰۲ تأسیس شده و طی یك قرن اول فعالیت خود، به ساخت پودر تفنگ و مواد منفجره اشتغال داشته و در سال ۱۹۰۳ یكی از اولین آزمایشگاه‌های تحقیقات صنعتی را ایجاد نمود. ایالات تجربی ویلمینگتون DE محلی است كه اغلب كالاها و محصولات موفق موج دوم کشف گردید و توسعه یافت؛ محصولاتی چون پلیمرهایی از قبیل نایلون، پلی استر، تفلون، كولار (Kevlar) ، لیكرا

(Lycra) نومكس (Nomex) تی وك (Tyvek) و بسیاری مواد صنعتی دیگر كه زندگی مردم جهان را بهبود بخشیده است. امروز، در حدود ۱۰۰ سال پس از آن تاریخ، این شركت به شدت به نوآوری در زمینه مواد باور داشته و در حوزه فناوری‌نانو، بیوتكنولوژی تا صنایع تبدیلی سرمایه گذاری نموده است. شركت دوپونت همان‌گونه كه در شكل ۲ هم نشان داده شده، فعالیت تجاری خود را در پنج زمینه تنظیم و عمده توجه خود را معطوف به رسیدن به نرخ رشد بالا نموده است، كه بر اساس محصولات جدید و ابداعی تولید شده در هر كدام از این بخش‌ها به‌دست می‌آید.

كشف خواص جدید در مقیاس نانو و فراگیری این كه چگونه می‌توان مجموع این خواص را در تولید كالاهایی جدید با كارآمدی‌ها و قابلیت‌هایی كه مورد انتظار مشتریان است به كار برد، روز به روز بر اهمیت نقش فناوری‌نانو می‌افزاید. باور ما این است كه فرصت‌های آینده در زمینه فناوری‌نانو همیشه به آنچه ما تنها از شیمی یا علم مواد می‌دانیم اختصاص نخواهد داشت؛ بلكه به احتمال زیاد به مجموعه‌ای از رشته‌های علمی مختلف و تركیبی از فناوری‌های گوناگون مربوط خواهد بود. در فناوری‌نانو لازم است تا مجموعه‌ای از علوم شیمی و مواد به همراه زیست شناسی و قابلیت‌های مهندسی به‌كار گرفته شوند تا بتوان كالایی با عملكرد منحصر به فرد تولید كرد تا در نهایت منافع مشتری را دربر داشته باشد.

---