فناوری نانو ، بخش سوم و آخر ( نانو مواد )


به پيشخوان برويد > نمايش > فهرست ها رفته و فهرست خود را بسازيد . نسخه وردپرس شما بايد 3.0 به بالا باشد تا فهرست ها کار کنند .

زمان ارسال : جمعه, 22 می, 2020, 11:42   توسط : مهدی هادیان

فناوری نانو ، بخش سوم و آخر ( نانو مواد )


گستره حوزه نانو تکنولوژی، معماری و ساختمان‌سازی را نیز در بر می ‌گیرد. اساساً نانو تکنولوژی خود نوعی ساختن و بنا کردن است و از این حیث شباهت زیادی به معماری در مقیاس انسانی دارد.

طبق رسم سایت نهایت یادگیری روز های جمعه به مطالبی مرتبط با فناوری می پردازیم. شما می توانید کانال تلگرام و کانال روبیکا و همچنین پیج نهایت یادگیری را دنبال کنید. در این مقاله قصد دارم به نانو تکنولوژی بپردازیم در بخش اول فناوری نانو به تاریخچه و معرفی این علم پرداختیم در بخش دوم به اصول بنیادین أن پرداختیم و در این بخش به نانو مواد و محصولات نانو می پردازیم.

نانو مواد

موادی که حداقل یکی از ابعاد آن‌ها در مقیاس ۱ الی ۱۰۰ نانومتر باشد، مواد نانویی یا نانو مواد خوانده می‌شوند.

تعریف فناوری نانو سازمان استاندارد ملی ایران


فناوری نانو (Nanotechnology) بر اساس استاندارد ملی INSO-ISO 80004-1 که برگرفته از استاندارد بین‌المللی ایزو ISO/TS 80004-1:2015 است، به استفاده از دانسته‌های علمی در دستکاری و کنترل ماده، غالباً در نانو مقیاس (محدوده ۱–۱۰۰نانومتر) برای بهره ‌برداری از پدیده‌ها و خواص وابسته به ساختار و اندازه است. این خواص متمایز با خواص اتم‌ها و مولکول‌های منفرد و غیرقابل برون یابی (استنتاج) از شکل توده همان ماده هستند.

سازمان ملی استاندارد ایران (ISIRI) تعداد ۶۶ استاندارد مرتبط با فناوری نانو تا پایان سال ۲۰۱۷ منتشر کرده‌ است.

مراحل فناوری نانو


در مجموع این فناوری شامل سه مرحله می‌باشد:

  • طراحی مهندسی ساختارها در سطح اتم.
  • ترکیب این ساختارها و تبدیل آن‌ها به مواد جدید با ساختار نانو با خصوصیات ویژه.
  • ترکیب این‌گونه مواد و تبدیل آن‌ها به ابزارهای سودمند.

انتظار می‌رود که نانو تکنولوژی نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده‌ها، محیط زیستی سالم‌ تر را فراهم کند.

محصول فناوری نانو


محصول فناوری نانو (Nanotechnology Product) بر اساس استاندارد ملی INSO-ISO 21145 که برگرفته از استاندارد بین‌المللی ایزو ISO/TS 18110:2015 است، شامل کالای فناوری نانو (Nanotechnology Goods) و خدمت فناوری نانو (Nanotechnology Service) می‌شود.

کالای این تکنولوژی ، شامل دو تعریف نانو پدید (Nano-enabled) یا نانو بهبود (Nano-enhanced) می ‌شود. هر کالایی حاوی نانو ماده که کارکرد یا خاصیت آن با فناوری نانو بهبود یافته (نانوبهبود) یا مبتنی بر فناوری نانو (نانوپدید) باشد، کالای فناوری نانو شناخته می‌شود. به ‌طور کلی کالای فناوری نانو شامل یکی از موارد زیر می‌شود:

(۱) نانوماده تولید شده یا نانوماده مهندسی شده.

(۲) محصول میانی بهبودیافته با نانو یا پدیدار شده با نانو.

(۳) محصول نهایی بهبودیافته با نانو یا پدیدار شده با نانو.

بر اساس تعریف محصول فناوری نانو، تا پایان سال ۲۰۱۷، بیش از ۸۰۰۰ محصول فناوری نانو توسط ۲۰۰۰ شرکت از ۵۶ کشور در بازارهای جهانی عرضه شده‌اند.

خدمت این تکنولوژِی، خدمتی است که برای ارائه آن از علم نانو یا فناوری نانو استفاده می‌شود که می ‌تواند شامل بخش‌های تحقیق و توسعه نیز باشد.

فناوری نانو در بهبود کیفیت زندگی مردم


به ‌کارگیری فناوری نانو در تولید محصولات می‌تواند موجب بهبود خواص موجود محصولات یا توسعه محصولاتی با ویژگی‌های جدید شود. برای هر یک از محصولات نانو می ‌توان میزان رفع مسائل موجود و همچنین راه ‌حل‌های ارائه شده با این فناوری را بررسی و ارزیابی نمود. با مطالعه مدل ‌ها و شاخص ‌های جهانی برای ارزیابی میزان کیفیت زندگی، تأثیر محصولات فناوری نانو بر کیفیت زندگی مردم را می‌توان از چهار منظر اقتصاد، سلامت، محیط‌ زیست و رفاه و در پنج دسته «درمان مؤثر»، «آب سالم»، «تنفس پاک»، «بهداشت عمومی» و «آسایش خانه» مورد بررسی قرار داد.

در گزارش «بهبود کیفیت زندگی با محصولات ایرانی»، به معرفی بیش از ۳۰ مورد از محصولات و فناوری‌های نانویی توسعه ‌یافته در داخل ایران پرداخته شده‌ است، که می‌توان به «داروی ‌های ضد سرطان»، «مکمل‌های دارویی»، «سامانه‌های نیترات و آرسنیک ‌زدایی آب»، «سامانه‌های تصفیه پساب صنعتی و آب خاکستری»، «نمک‌زدایی آب شور»، «ماسک و فیلترهای هوا»، «شکم ‌بندهای ضد امواج»، «پانسمان‌ها و مواد ضدعفونی‌کننده»، «منسوجات متنوع ضد باکتری»، «لوله‌ها و پروفیل ساختمانی» «مصالح ساختمانی از جمله شیشه کم‌ گسیل، بتن فوق سبک، رنگ‌ها، کاشی و سرامیک‌های ضد باکتری و ضدآب و لک»، «پاک‌ کننده‌های اُرگانیک خانگی»، «ظروف بسته ‌بندی و نگه ‌داری» و «قطعات پلیمری خودرو» اشاره کرد.

رابطه فناوری نانو و معماری


گستره حوزه نانو تکنولوژی، معماری و ساختمان‌سازی را نیز در بر می ‌گیرد. اساساً نانو تکنولوژی خود نوعی ساختن و بنا کردن است و از این حیث شباهت زیادی به معماری در مقیاس انسانی دارد. شاید مهم ‌ترین فرق، تنها در مقیاس نانو ساختارها با ساختارهای معماری باشد. این فناوری ، فناوری طبیعت است و در پی حقارت مقیاس انسان در فضا یا دگرگونی انسان در طبیعت نیست. این موضوع اثر مستقیم روی فرهنگ کاربران خواهد داشت.

کاربرد فناوری نانو در صنعت ساختمان


با توجه به نو بودن این فناوری، هر سال کاربردهای جدیدی از آن در صنایع مختلف معرفی می‌شود. در مورد کاربردهای نانو تکنولوژی در صنعت ساختمان به ‌طور خلاصه می ‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • بهبود خواص سیمان و بتن
  • بهبود خواص مکانیکی
  • افزایش کیفیت سیمان و بتن
  • جلوگیری از نفوذ عوامل مخرب خارجی به داخل بتن
  • نانو پوشش‌ها
  • ایجاد پوشش عایق مناسب
  • عدم نفوذ عوامل خوردگی
  • افزایش مقاومت در برابر انتقال حرارت
  • افزایش مقاومت در برابر خوردگی، سایش و پوسیدگی
  • خاصیت خود تمیز شوندگی سطوح
  • رنگ‌های تصفیه‌کننده هوا
  • نانو ضدآب ‌کننده‌ها
  • نانو شیشه‌ها
  • شیشه‌های خود تمیز شونده
  • شیشه‌های محافظ در برابر آتش
  • شیشه‌های کنترل‌کننده انرژی
  • نانو آسفالت‌ها
  • نانوکامپوزیت‌ها
  • تصفیه‌ کننده‌های آب و فاضلاب


شاخه‌های اصلی نانو


می‌توان موردهای زیر را شاخه‌های بنیادین دانش نانو فناوری دانست:

  • نانو روکش‌ها
  • نانو مواد
  • نانو شئ
  • نانو ذره
  • نانو لوله‌ها (نانو تیوب‌ها)
  • نانو صفحات
  • نانو کامپوزیت‌ها
  • نانو ساختار
  • مهندسی مولکولی.
  • موتورهای مولکولی (نانو ماشین‌ها)
  • نانو الکترونیک
  • نانوسیم‌ها
  • نانو حسگرها
  • نانو ترانزیستورها
  • نانو مواد نرم
  • لیپید نانوفناوری
  • نانو مکانیک
  • نانو سیالات
  • نانو لیتوگرافی

وضعیت فناوری نانو در ایران

آغاز این فناوری در ایران و تنظیم سند راهبرد فناوری نانو

جرقه‌های اولیه این فناوری در ایران در سال ۱۳۸۰ زده و با دستور ریاست جمهور وقت ایران، مطالعات راهبردی این فناوری آغاز شد. دو سال بعد از شروع این مطالعات، در سال ۱۳۸۲ ستاد ویژه توسعه فناوری نانو (INIC) تأسیس شد، این ستاد سند راهبردی فناوری‌ نانو را در مدت دو سال تهیه و به هیئت وزیران تسلیم نمود. این سند در سال ۱۳۸۴ توسط هیئت وزیران تصویب شد. در سال ۱۳۸۵ نیز سیاست‌ها و راهبردهای ارتقاء و توسعه این فناوری به تصویب رسید. برای توسعه فناوری نانو این ستاد کارگروه‌های مختلفی را دایر کرد که از آن جمله می ‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

  • کارگروه صنعت و بازار،
  • کارگروه توسعه فناوری،
  • کارگروه توسعه منابع انسانی،
  • کارگروه زیرساخت‌های فناوری،
  • کارگروه ترویج و فرهنگ‌سازی،
  • کارگروه روابط بین‌الملل و کارگروه سیاست‌گذاری و ارزیابی

سند ده ساله دوم توسعه این فناوری (۱۴۰۴–۱۳۹۴) با توجه به ارزیابی‌ های راهبردی، گزارش‌های عملکرد سالانه و بازخوردهای حاصل از اجرای آن، در سال ۱۳۹۴ تدوین شد. در این سند تلاش شده تا اهداف و نحوه دستیابی به آنان به‌ گونه‌ای به ‌روزرسانی شود که حرکت پیش ‌گامانه کشور در عرصه این فناوری نوظهور، به صورت شتابان تداوم داشته باشد. بر این اساس، رویکرد کلی حاکم بر سند اول که ناظر بر توسعه و تربیت سرمایه انسانی و تأمین زیرساخت‌های توسعه این فناوری بود، به رویکردهایی از قبیل دستیابی به مرجعیت علمی نانو در جهان، توسعه فناوری‌های کلیدی، استقرار سیستم نانون ماد، ایجاد و ارتقای صنایع نانو و توسعه بازار این فناوری ارتقا یافت. انرژی، بهداشت و سلامت، آب و محیط زیست، و ساخت و ساز، اولویت‌های ملی فناوری نانو در ایران محسوب می‌شوند. حوزه انرژی، با توجه به این که نفت و گاز از صنایع اصلی در ایران هستند از اولویت‌های اصلی تحقیقات این فناوری قلمداد می‌شود.

ترویج عمومی فناوری ‌نانو


ترویج عمومی فناوری ‌نانو یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد برنامه توسعه این فناوری در ایران محسوب می‌شود. در ایران به آموزش عمومی این فناوری به ویژه در سطح دانش ‌آموزی توجه ویژه ای می‌شود. ستاد نانو به منظور ارتقای آشنایی دانش ‌آموزان با علوم و فناوری نانو و زمینه ‌سازی تحقیق و پژوهش دانش‌ آموزی در این حوزه، اقدام به تأسیس باشگاه دانش‌ آموزی نانو نموده ‌است. یکی از برنامه‌های ترویجی ایران برگزاری نوآورانه المپیاد فناوری نانو در این کشور است. در سال ۱۳۸۳ سایت باشگاه دانش ‌آموزی نانو فعالیت‌های آموزشی خود را در فضای مجازی آغاز و از سال ۱۳۸۷مجموعه فعالیت‌های مختلف آموزشی را برنامه ‌ریزی و اجرا کرده ‌است. این مجموعه سعی دارد تا دانش ‌آموزان را در طی یک فرایند آموزشی، از یادگیری مفاهیم اولیه تا خلق ایده‌های دانش‌محور هدایت نماید؛ با این هدف که پس از فارغ‌التحصیلی، آموخته‌ها و تجربیات باشگاه پایه پژوهش‌های دانشگاهی شوند. از مهم‌ترین اصول مطرح در باشگاه نانو، فراهم‌سازی امکان تجربه کار گروهی است. ترسیم ماهیت بین‌ رشته‌ای علوم و فناوری ‌نانو، مفهومی است که در جریان فعالیت در باشگاه به ‌طور تجربی به دانش‌آموزان آموزش داده شده ‌است. ماهنامه زنگ نانو، ماهنامه فناوری نانو و پایگاه مجازی نانو کلوپ از دیگر اقدامات ستاد جهت ترویج این فناوری است. از دیگر برنامه‌های انجام شده در بخش دانش آموزی می‌توان به راه‌اندازی ۷ آزمایشگاه دانش آموزی در پژوهش ‌سراها اشاره کرد.

توسعه منابع انسانی


با توجه به اهمیت پرورش متخصصان فناوری ‌نانو، طی ده سال گذشته در ۲۳ دانشگاه ایران دوره‌های دکتری مرتبط با این فناوری تأسیس شده‌اند که در آن‌ها دانش ‌پژوهان در رشته‌هایی نظیر نانوشیمی، نانوفیزیک، نانومواد، نانوپزشکی و چند رشته مرتبط دیگر تحصیل می‌کنند. همچنین ۶۶ دانشگاه نیز در مقطع کارشناسی ارشد دانشجو می‌ پذیرند. تا پایان سال ۹۶، ۳۷۷۰ پروژه دکتری در حوزه فناوری ‌نانو به اتمام رسید و ۷۴۰ پروژه نیز در دست انجام بود. در مقطع کارشناسی ارشد نیز بیش از ۱۶۰۰۰ پروژه انجام شد و ۳۴۰۰ پروژه هم در حال انجام بود. اعضاء هیئت عملی فعال در فناوری ‌نانو نیز در سال ۱۳۸۳، ۲۴۴ نفر بودند که این رقم در پایان سال ۱۳۹۶ به ۲۴۵۰ نفر رسید. در کنار این فعالیت‌ها، کتاب‌های متعددی نیز به چاپ رسیده‌ است که از آن جمله می‌توان به ۳۲ کتاب انگلیسی و ۱۲۶ کتاب به زبان فارسی اشاره کرد.

صنعت


طی ۱۳ سال گذشته از زمان اجرای سند توسعه فناوری نانو در ایران، ۱۷۶ شرکت مبتنی بر فناوری ‌نانو در ۱۳ صنعت مختلف تأسیس و مشغول به تولید هستند. حدود یک چهارم از این شرکت‌ها در تجهیزات آزمایشگاهی فعالیت دارند. ساخت تجهیزات آزمایشگاهی و صنعتی مرتبط با این فناوری یکی از اولویت‌های اصلی متولیان این فناوری در ایران بوده ‌است. از این رو برنامه‌های تشویقی متعددی برای سوق دادن مخترعان و دانش ‌پژوهان به سوی ساخت ادوات و تجهیزات مرتبط با این فناوری تدوین و اجرا شده‌اند. پس از تجهیزات، بیشترین شرکت‌ها در صنایع ساخت و ساز، نساجی و پلیمر و کامپوزیت فعال هستند. همچنین تعداد محصولات نانوی ساخت ایران موجود در بازار تا اردیبهشت ۹۷، ۴۲۱ محصول بوده‌ است که ۳۵ درصد از آن‌ها (۱۵۰ محصول) را تجهیزات آزمایشگاهی و صنعتی دربر می ‌گیرند. در محصولات نیز پس از تجهیزات سه حوزه پزشکی و سلامت، نساجی و ساخت و ساز بیشترین سهم را دارا هستند. محصولات نانوی ایران در سال ۹۶ به ۴۷ کشور دنیا (عمدتاً در آسیا و اروپا) صادر شده ‌است.

شاخص‌های علم و فناوری


تعداد مقالات فناوری نانو که در نشریات ISI به چاپ رسیده یکی از شاخص‌های علمی برای بررسی جایگاهی علمی کشورها در این حوزه است. ایران در سال‌های اخیر رشد قابل توجهی در این شاخص داشته ‌است به طوری‌ که از رتبه ۵۶ در سال ۲۰۰۰ به رتبه ۴ در سال ۲۰۱۷ رسیده‌ است. بر اساس اطلاعات پایگاه استت ‌نانو در سال ۲۰۱۷ ایران ۸۷۹۱ مقاله نانو به چاپ رسانده که معادل ۵٫۷ درصد از کل مقالات نانوی سال ۲۰۱۷ می‌شود. ایران در این شاخص رتبه اول در حوزه خلیج فارس و همچنین کشورهای اسلامی را دارد. از منظر کیفیت مقالات نانو، مقدار شاخص h-index پنج ساله برای مقالات نانوی ایران (منتشر شده در سال‌های ۲۰۱۳–۲۰۱۷) ۹۳ و رتبه ایران در این شاخص هجدهم است و همچنین ایران از نظر متوسط ارجاع به مقالات نانو در پنج سال منتی به ۲۰۱۷ در رده چهل و چهارم دنیا قرار دارد.

ایران در مجموع بیش از ۲۲۰ پتنت مرتبط با فناوری نانو تا سال ۲۰۱۸ در دفاتر ثبت پتنت اروپا و آمریکا ثبت کرده ‌است که این مقدار حدود یک سوم از کل پتنت‌های ایران در حوزه‌های مختلف می‌شود. در سال ۲۰۱۷ رتبه ایران در تعداد پتنت‌ های منتشر شده در دفتر ثبت آمریکا (USPTO) بیست و دوم بود.





نوشتن دیدگاه

شما میتوانید از تصاویر مخصوص خود در قسمت نظرات استفاده نمایید برای اینکار از وب سایت آواتارکمک بگیرید .