تحولات آينده صنعت پليمر و تأثيرات رشد بيوتكنولوژي و نانوتکنولوژی

چرا موها به سپیدی می گراید؟
اسفند 12, 1387
اموالی که توقیف شدنی نیست
اسفند 13, 1387

تحولات آينده صنعت پليمر و تأثيرات رشد بيوتكنولوژي و نانوتکنولوژی

تحولات آينده صنعت پليمر و تأثيرات رشد بيوتكنولوژي و نانوتکنولوژیReviewed by somina on Mar 2Rating:

اگر دوره­هاي تكامل توليد علم و تكنولوژي را مورد بررسي قرار دهيم، زماني در عصر كشاورزي قرار داشتيم؛ سپس عصر صنعت شكل گرفت و بعد از آن نيز عصر اطلاعات كه در عصر اطلاعات، دانش (Knowledge) به عنوان نيروي هدايت­گر عمل مي­كردند. عصر حاضر، عصر ارتباطات است كه در اين عصر ايده­ها و در واقع بصيرت و دورانديشي است كه به عنوان نيروي محرك در همه زمينه­هاي تحقيقاتي عمل مي­كند.

چرخه عمر تكنولوژي­ها

همانطور كه ملاحظه مي­شود در دوره­اي كه از سال 1990 شروع و تا 2050 ادامه دارد نانو­تكنولوژي به عنوان يك عامل تعيين­كننده در همه تحقيقات اعم از صنعتي و غيرصنعتي ايفاي نقش مي­كند.

در تعريف نانو­تكنولوژي مي­توان گفت زمينه­اي است كه در آن دانشمندان سعي در دستكاري مواد در سطح فرامولكولي (Supera molecular) دارند كه اين فرايند منجر به ساخت مواد كاملاً جديد با خواص و عملكرد كاملاً جديد خواهد شد. نظير موادي كه در عين سبكي، فوق­العاده محكم، مقاوم و هوشمند هستند.  البته مي­توان گفت كه در اين تكنولوژي جديد، علم شيمي هم نقش ايفا مي­كند. در واقع شيمي و مواد شيميايي در تعامل با علوم مولكولي هستند و به عبارتي ديگر شيمي در سطح نانوشيمي در اين تكنولوژي جديد ايفاي نقش مي­كند.

البته نانوتكنولوژي به دو صورت در زمينه تحقيقات شيميايي در آينده تأثيرگذار است: يكي سود­آور كردن فرايندهاي شيميايي و ديگري نوآوري در صنايع شيميايي.

مركز تحقيق و توسعه (R&Dها) با افزايش بازدهي از طريق بهبود فرآيند و تكرار پذيركردن از طريق به حداقل رساندن خطا، استفاده از منابع تجديدپذير و مصرف كمتر انرژي، صنايع شيميايي را حمايت مي­كنند. ابزار رسيدن به اين هدف به وسيله بيوتكنولوژي و نانوتكنولوژي ايجاد خواهد شد. به طور كلي فرض ما در ارائه يك دورنما براي صنايع پليمري و تجارت مواد پليمري بر اين است كه:

– اگرچه باريك­بيني در فعاليت­ها ممكن است در كوتاه­مدت به علت افزايش ارزش سهام مفيدتر باشد، ولي در درازمدت ممكن است به دليل جلوگيري از نوآوري زيان­بار باشد.

– در آينده شركت­هاي هيبريد (Hybrid) توسعه پيدا خواهند كرد و به خاطر وجود امكانات متنوع و به­كارگيري مهارت­هاي غير معمول، نوآورترين شركت­هاي تحقيقات پليمري خواهند بود.

– در آينده شركت­هاي هيبريد (Hybrid) توسعه پيدا خواهند كرد و به خاطر وجود امكانات متنوع و به­كارگيري مهارت­هاي غير معمول، نوآورترين شركت­هاي تحقيقات پليمري خواهند بود.

– علوم مواد (Material sciences) و علوم زندگي (Life sciences) در آينده فرصت­هاي زيادي را جهت نوآوري ايجاد مي­كنند كه در اين راستا لازم است يك تعامل و تعادل صحيح بين اين علوم به وجود آيد. در واقع مي­توان گفت كه برآيند تحقيقات حاصل در زمينه بيوتكنولوژي و نانوتكنولوژي، تعيين­كننده آينده تحقيقات پليمري خواهد بود.
طبيعت و دستاوردهاي مصنوعي
طبيعت نقش مؤثري در هدايت ما ايفا مي­كند. با دقيق شدن در طبيعت مثلاً در مورد گياهان، در چگونگي و نحوه قرارگرفتن استخوان­هاي جانوران و انسان­ها، در ساختار ماهيچه­ها و غيره، در همه اينها عمل بهينه­سازي (Optimise) به خوبي مشاهده مي­شود.
آينده صنايع پليمري و مواد پليمري
يكي از روندهاي مؤثر بر صنايع پليمري آن است كه شركتها از كسب و كار (Business) مواد به سوي كسب و كار علوم زندگي((Life sciences در حال سوق يافتن هستند.روند ديگر حركت به سمت توليد قطعات و محصولات پليمري به طور انبوه است؛ در واقع صرف مواد پليمري توليد نمي­شوند بلكه محصولات پليمري به صورت قطعات ساخته شده ارائه مي­شوند. در اين ميان توليد پليمرهاي با كارايي بالا (High performance) و پليمرهاي عامل­دار (Functional) كه نقش تعيين­كننده­اي در صنايع شيميايي دارند، همچنان مورد توجه زياد شركت­ها هستند ولي روندي كه در مورد اين دسته از پليمرها مشاهده مي­شود نيز آن است كه توسعه آنها توسط صنايعي كه اين مواد را به كار خواهند گرفت نظير صنايع الكترونيك، صنايع پزشكي و غيره صورت مي­پذيرد.

بنابراين در جمع­بندي مطالب بالا مي­توان گفت كه در آينده سود حاصل از كسب و كار پليمرها، از قطعات ساخته شده از آنها حاصل مي­شود و نه لزوماً از خود مواد پليمري.

در مواد سنتزي انتخاب اجزا بر اساس قيمت است ولي در مواد طبيعي انتخاب اجزا بر اساس بازيافت كامل آنها و كمترين انرژي مورد نياز براي ايجادشان است. مواد طبيعي داراي خواص ساختاري بسيار مناسبي هستند و كنترل دقيقي در سطوح مولكولي آنها انجام مي­گيرد؛ بهينه­ترين طراحي ماكروسكوپيك در آنها صورت گرفته است. در حاليكه در مواد سنتزي تمركز روي بهينه كردن يك جنبه خاص صورت مي­گيرد. در مواد سنتزي ممكن است كه ما مواد را ساده و سريع مثلاً با يك قالب­گيري تزريقي ايجاد كنيم ولي با نظم فرامولكولي سازگاري ندارند.

در نهايت موارد زير را ميتوان از طبيعت آموخت:

بازيافت كامل مواد

كنترل در سطح مولكولي

نظم بخشيدن در سطح نانو

پليمرهاي عامل­دار با فرايند پذيري وخواص ساختاري خوب

هم­افزايي بين علوم مواد و علوم زندگي

هم­افزايي بين علوم مواد و علوم زندگي باعث مي­شود كه:

الف) ما از جعبه­ابزار علوم زندگي (بيوتكنولوژي، Fermentation، Enzymology ) استفاده مي­كنيم:

– براي توليد منومرها يا پليمرها

– براي اصلاح و عامل­دار سازي پليمرها

ب) از جعبه ابزار علوم مواد براي كاربردهاي علوم زندگي استفاده مي­كنيم:
– بسته­بندي­هاي هوشمند

– براي توليد پليمرهاي زيست­سازگار و قابل بازيافت در طبيعت

به سوي نانوتكنولوژي مولكولي

بررسي­ها نشان مي­دهند كه تحقيقات ما زماني در سطح ماكرو و بعد ميكرو بود و اكنون در سطح نانو است. در واقع جهت­گيري ما از سال 1950 تا 2050 به­سمت نانوتكنولوژي است و علوم آينده در اين راستا قرار مي­گيرند. بايد به جهت­گيري خود توجه كنيم و وضعيت آينده را در نظر بگيريم. مثلاً در كارخانجات فعلي، هر بار محصول متفاوتي با فرآيند متفاوت توليد مي­كنيم، به مصرف انرژي و مواد اوليه زيادي نياز داريم و ضايعات فراوان است. ولي در صنايع آينده سيستم عوض مي­شود و گياهان به عنوان كارخانجات توليد كننده عمل خواهند كرد. سيستم­ها از طريق آنزيم­ها كنترل مي­شوند و توجه ما به حركت تك­تك مولكول­ها در طي يك فرآيند معطوف خواهد شد.
نتيجه­ گيري كلي

درست پرداختن به پديده­ها در پليمرها، طراحي و سنتز پليمرهايي كه در آنها مجموعه­اي از باندهاي هيدروژني وجود دارد و ساخت سيستم­هاي ايده­آل باعث مي­شود كه محدوديت­هاي ژنتيكي برداشته شود. سنتز پليمرها به سمت آنهايي كه حلال (Media) آنها آب است گرايش پيدا خواهند كرد و كاربرد پليمرها، در ساخت ابزارهاي پلاستيكي الكتروني كه حجم بالايي از مواد نيمه­هادي را ايجاد مي­كنند، افزايش پيدا خواهد كرد.

شركت­هاي هيبريد ايجاد شده، توسعه مي­يابند و اين شركت­ها براي ايجاد تعادل و تعامل صحيح بين تمركز­گرايي و تنوع­گرايي نقش بسيار مهمي را ايفا مي­كنند.

تصور ما بر اينست كه همراهي علوم مواد و علوم زندگي مي­توانند فرصت­هاي بيشماري را در آينده براي تحقيقات فراهم آورند

و بيشترين فرصت­ها و رقابت­ها در جهش به سمت پيچيدگي بيشتر مواد سنتزي ايجاد خواهد شد و نهايتاً فرامولكول­هاي پليمري بر پايه پيوندهاي هيدروژني، در آينده بيشترين زمينه تحقيقات و پيشرفت را فراهم خواهند نمود.

Facebooktwittergoogle_pluslinkedin

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سایت دانشجو