تسخیر جهان با نانومواد
تسخیر جهان با نانومواد

کانی مگ، یسنا قاسمی- فناوری نانو نقش مهمی در زندگی روزمره مردم جهان ایفا می‌کند. درسال‌های اخیر تحولاتی در زمینه تولید نانومواد در کشورمان ایجاد شده است. رشد و توسعه تولید نانومواد در کشورمان باعث شده تا گردش مالی شرکت‌های نانویی در کشور از سال ۹۲ به بعد، همه‌ساله بیش از ۹۰درصد رشد کند. در […]

کانی مگ، یسنا قاسمی- فناوری نانو نقش مهمی در زندگی روزمره مردم جهان ایفا می‌کند. درسال‌های اخیر تحولاتی در زمینه تولید نانومواد در کشورمان ایجاد شده است. رشد و توسعه تولید نانومواد در کشورمان باعث شده تا گردش مالی شرکت‌های نانویی در کشور از سال ۹۲ به بعد، همه‌ساله بیش از ۹۰درصد رشد کند. در حال حاضر ۳۰۰ محصول شناسنامه‌دار مبتنی‌بر فناوری نانو در کشور توسط ۱۵۷ شرکت دانش‌بنیان تولید می‌شود که بیشترین سهم را گروه کالایی پزشکی به خود اختصاص داده است.

تولید هدفمند محصول فناورانه با نانومواد

به‌منظور بهره‌گیری از خواص ویژه مواد در مقیاس نانو و تولید هدفمند محصول‌های نوآورانه، از نانومواد استفاده می‌شود. برای مثال، با اجزای نانوالکترونیک داده‌ها باسرعت بیشتری پردازش می‌شوند. براساس برنامه‌ریز‌ی‌های صورت‌گرفته از سال ۲۰۲۰ تمامی برنامه‌های تولید، با محور تولید نوین و نانومحور انجام می‌شود. در انقلاب صنعتی چهارم مبانی توسعه براساس دیجیتالی شدن پیش می‌رود. از این رو نوآوری با نانوالکترونیک یک پیش‌نیاز فنی برای ابزارهای دیجیتالی به شمار می‌رود. تحولات پردازنده‌ها وحافظه اصلی آن‌ها مهمترین بخش‌هایی است که از نانوالکترونیک کمک می‌گیرند. با استفاده از فرآیندهای فناوری نانو و مواد جدید است که تحولات چگالی بر روی قطعات دیجیتالی به وجود آمده و ظرفیت رایانه‌ها را چندین برابر کرده است.

سرمایه‌گذاری در فناوری نانو

سال ۲۰۲۰ نقطه‌ای طلایی برای رشد نانوفناوری و تسخیر بازارها توسط آن بود. آمارها نشان می‌دهد فناوری نانو در صنایع دنیای امروز به خوبی پذیرفته شده و بسیاری از تولیدکنندگان جهانی به دنبال همراه شدن با این انقلاب صنعتی جدید هستند که پیامدهای اقتصادی قابل توجهی را برای آن‌ها به ارمغان آورده است.

نانومواد تولیدشده در جهان و ایران

شرکت‌های دانش بنیان ایرانی محصول‌هایی از قبیل تجهیزات آزمایشگاهی و میکروسکوپ‌های تونلی روبشی (STM)، مغناطیس‌سنج و دستگاه کروماتوگرافی گازی و تصفیه آب با سیستم نانوفیلتراسیون را تولید کرده‌اند. سیستم تصفیه آب با بهره‌گیری از نانوفیلتراسیون ابتدا به‌صورت آزمایشی روی رودخانه کارون نصب و راه‌اندازی شد و سپس در سطح وسیع‌تری در استان خوزستان پیاده شد.

شرکت‌های ایرانی در حوزه مواد معدنی هم دست به کار شدند و تلاش‌های بسیاری کردند. تشویق به گسترش واحدهای نیمه ‏صنعتی (پایلوت‏) استخراج فلزات گران‌بها از شورابه‏‌های معادن، لجن آندی و سرباره‌ها با کمک فناوری‌های نانو مبتنی بر توانمندی‌های داخلی با هدف جلوگیری از خام‌فروشی باطله‏‌های با ارزش برنامه‌ای است که شرکت‌های ایرانی آن را دنبال می‌کنند. تشویق به مشارکت در طرح توسعه و تولید محصولات فولادی نانوساختار با استفاده از توانمندی فناورانه بومی از دیگر برنامه‌هاست. به‌کارگیری فناوری نانو در فرآوری، استحصال و بهبود کیفیت و کاربرد مواد معدنی و محصولات صنایع معدنی از دیگر برنامه‌های علمی شرکت‌های دانش‌بنیان داخلی است.

از دیگر محصولات ایرانی می‌توان به تولید انواع فلزات و اکسیدهای فلزی، نانولوله‌های کربنی با مصارفی هم‌چون پایه کاتالیست‌های نفتی، ذخیره‌سازی هیدروژن و تولید کامپوزیت‌ها، کامپوزیت‌های هیدروژنی، انواع محصولات ضدباکتری، بتن مقاوم در برابر خوردگی، لوله‌های پلیمری بدون صدا برای آب و فاضلاب، قطعات نانوکامپوزیتی برای استفاده در خودرو، کاشی و سرامیک، مواد تثبیت‌کننده شن و خاک و بسیاری دیگر اشاره کرد.

نانو مواد در معادن

نانو فناوری در فرآوری مواد معدنی نیز می‌تواند کمک موثری داشته باشد؛ زیرا روز به روز ذخایر مواد معدنی کمتر و دسترسی به مواد با عیار بالاتر سخت‌تر می‌شود. استخراج فلزات از کانه با روش‌های متداول علاوه بر هزینه‌های بالا، سبب بروز مشکلات زیست محیطی نیز می‌شود. انتظار می‌رود با کاهش عیار کانه، مصرف انرژی افزایش یابد؛ اما با توجه به عملکرد موجودات زنده نظیر دیاتوم‌ها و جلبک‌ها که قادر به جدا کردن و استخراج سیلیس از آب حاوی ppm ۱ سیلیس هستند، می‌توان به این نتیجه رسید که جدایش عناصر از زمینه کم عیار نیازمند انرژی فوق العاده‌ای نیست.

بیشتر فناوری‌های موجود برای جدایش و خالص‌سازی عناصر بر پایه گرم یا سرد کردن مواد برای تغییر فاز استوار هستند. جدایش با روش‌های حرارتی آلودگی قابل توجهی را با خود به همراه دارد و ممکن است درصدی از عناصر موردنظر وارد باطله شوند در حالی که موجودات زنده بر پایه مکانیسم مولکولی و جدایش مولکول از ملکول عمل می‌کنند. فناوری نانو با تقلید از مکانیسم مولکولی و جدایش مولکول از مولکول بیشتر در فرایندهای هیدرومتالوژی و استخراج از محلول با استقاده از غشای نیمه تراوا و تبادل یونی قابل استفاده است. به عنوان مثال با فناوری نانو می‌توان غشاهایی با حفرات کوچکتر و مقاوم‌تر در برابر حملات شیمیایی یون‌ها تهیه کرد و یا رزین‌هایی را تولید کرد که دارای قدرت انتخاب بیشتر و جذب سریع‌تر در فرایند تبادل یونی هستند.

یکی دیگر از کاربردهای فناوری نانو می‌تواند ساخت نانوسنسورهای تشخیص گازهای سمی، قابل اشتعال و انفجار در معادن باشد تا از بروز حوادث خطرناک برای معدن‌کاران جلوگیری کند. از آنجا که به دلیل قدیمی بودن تجهیزات فرآوری، باطله‌های فرآوری مواد معدنی حاوی مواد باارزشی هستند، می‌توان با استفاده از این عناصر ، مواد نانو با ارزش افزوده تولید کرد و یا با استفاده از فناوری‌ نانو، مواد معدنی را با بازدهی بالاتری فرآوری کرده و یا بازدهی خط تولید کارخانه‌های فرآوری را افزایش داد.