نقش محوری فناوریهای نوظهور
نقش محوری فناوریهای نوظهور در رشد و توسعه اقتصادی و توسعه سریع این فناوریها در دهه‌های اخیر، از جمله مواردی هستند که توجه بسیاری از سیاست‌گذاران و محققان کشورهای توسعه یافته و نوظهور را به خود جلب کرده‌اند. سیاست‌گذارن، به مسائل برنامه‌ریزی مربوط به توسعه این فناوریها و نیز کاربردهای آنها برای رشد و توسعه اقتصادی توجه ویژه‌ای دارند. «تعریف جدید و چارچوبی برای توسعه راهبرد ملی فناوری: مطالعه موردی فناوری نانو در ایران»، عنوان مقاله ای است که به این موضوع پرداخته است. این مقاله حاصل پژوهش آقایان دکتر سپهر قاضی نوری، علی دیوسالار و صوفی است که در مجله بین المللی «Technological Forecasting & Social Change» در سال 2008 منتشر شده است. در ادامه خلاصه ای از این مقاله آمده است.
تدوین راهبردهای توسعه فناوری در سطح ملی، نیازمند دامنه گسترده‌ای از تکنیک‌ها و مکانیزم‌هایی است که تحت عنوان «سیاست ملی علم و فناوری» تعریف می‌شوند. سیاست‌های ملی فناوری، دربرگیرنده برنامه‌ریزی کلی است که توجه خاصی به فناوریهای نوظهوری چون فناوری‌نانو، زیست‌فناوری و ... می‌کند.
توجه ایران به علم و فناوری‌نانو از سال 2001 آغاز شد. برای تدوین راهبرد ملی فناوری‌نانو در ایران از ترکیب « راهبرد فناوری شرکت» و «سیاست فناوری ملی» استفاده شده است. راهبرد فناوری شرکت، مدلی از تصمیمات مدیریتی مربوط به استفاده از اهداف و ابزارهای فناوریهای کلیدی، برای تحقق اهداف کسب و کار و اولویت‌بندی برنامه‌های فناورانه آینده شرکت است.
سیاست ملی فناوری، عبارت است از «مجموعه اقدامات دولت که بر تولید، اخذ، تطابق، انتشار و استفاده از دانش فناورانه، به گونه‌ای که دولت برای جامعه سودمند می‌داند، تاثیر می‌گذارد».
در صورتی که ما بخواهیم از مفهوم راهبرد فناوری شرکت در سطح ملی استفاده کنیم این راهبرد نمی‌تواند معادل سیاست فناوری ملی باشد. یکی از دلایل مهم این امر، این است که این راهبرد عمدتا به مفهوم انتخاب مسیر بوده و یک فرد باید از بین گزینه‌های موجود یک گزینه را انتخاب کند؛ هرچند که برای این سیاست ممکن است گزینه‌های ارزشمندی وجود نداشته باشد. برای مثال در سیاست‌های افقی ، انتخاب از بین حوزه‌های مختلف فناوری وجود ندارد بلکه این سیاست‌ها بر طرح‌ها، ابزارها یا سیاست‌های کارکردی که هدف آنها بهبود کارکردهای بازار است تمرکز دارند. در حالی که طبق سیاست‌های عمودی دولت به طور کلی از فناوریهای خاص حمایت می‌کند. این حمایت‌های عمودی، توسط دولت ارائه می‌شوند. اما در سیاست‌های افقی حمایت‌های دولت کلی بوده و در قالب ارائه یارانه به فعالیتهای تحقیق و توسعه شرکت‌ها است. سیاست‌های افقی دولت، بازار محور بوده و باعث ارتقای کارایی بازار می‌شوند.
با مقایسه دو مفهوم سیاست ملی فناوری و راهبرد فناوری شرکت، مفهوم سومی مطرح شد که راهبرد ملی فناوری نام دارد. راهبرد ملی فناوری، مجموعه‌ای از حوزه‌های فناوری مرتبط مطلوب است که از حمایت‌های دولت در قالب اهداف خاص برای هر شاخه از فناوری بهرمند می‌شوند. این راهبرد وظایف و مسوولیت‌های سازمان‌های دولتی مربوط را، که مسوول اجرای این اهداف برای هر حوزه فناوری هستند، تعیین می‌کند. لازم به ذکر است که مفهوم اولویت‌گذاری به طور طبیعی در این تعریف نهفته است.
مدل پیشنهادی برای تدوین راهبرد ملی فناوری
تهیه لیستی از فناوریهای حیاتی؛ هدف اصلی این گام تهیه لیستی از فناوریهای حیاتی و تعیین مجموعه اقدامات سیاستی است که منجر به تحقق اهداف شوند. رتبه‌بندی فناوریها با استفاده از دو ویژگی جذابیت و امکان‌پذیری انجام شد. جذابیت یک فناوری براساس مزایای اقتصادی- اجتماعی و فرصتهای علمی و فناورانه مربوط به آن تعیین میشود. امکان‌پذیری نیز به پتانسیل تحقیق و توسعه و توانایی اجتماعی برای بهر‌ه‌برداری اثربخش از فناوری جدید مربوط میشود.
راهبرد فناوری ملی پیشنهاد شده در این مقاله یک روش جدید در حل مسائل پیشروی کشور در مدیریت شاخه‌های مختلف این فناوری است. با استفاده از تحلیل SWOT و رویکرد PROMTHEE (روش سازمانی رتبه‌بندی ترجیحی برای غنای ارزیابی)، ماتریس جذابیت- توانمندی برای توسعه فناوری‌نانو در ایران طراحی شد. نتایج نشان داد که اکثر حوزه‌های فناوری‌نانو در ایران در طبقه راهبردی آغاز تحقیقات و توسعه، قرار دارند. بعلاوه با اتکا بر این یافته‌‌ها، ایجاد مکانیزم تعیین راهبردهای فناوری، منجر به استفاده شفاف از این فناوریها در سایر کاربردها میشود.
رضایت بازدیدکنندگان جشنواره از صنعت نانوی ایران
بخش صنعت در جشنواره فناوری نانو، با حضور اساتید، دانشجویان و دانش‌آموزان در کنار کارگزاران صنعت، با رونق بیشتری در حال برگزاری است. سازمان‌دهی منظم از ویژگی‌های بارز این بخش از جشنواره است.
بازدیدکنندگان جشنواره از گروه‌های سنی مختلف هستند. به همین دلیل، بازدید غرفه‌ها بیشتر از روی علاقه صورت می‌گیرد؛ به گونه‌ای که غرفه‌هایی که محصولات ملموس‌تر و رایج‌تری در زندگی روزمره دارند، تعداد یشتری از بازدیدکنندگان را به سوی خود جلب کردند. به عنوان نمونه می‌توان از غرفه‌های شیشه کاوه فلوت، ساپکو، سیناکاشی و پادجامه نام برد.صنعت خودرو از صنایع حیاتی کشور است. استفاده از فناوری نانو در این صنعت با توجه به قابلیت‌هایی که به خودرو اضافه می‌کند توجه صنعتگران تمام دنیا را به خود جلب کرده است. در کشور ایران نیز شرکت‌های خودروسازی بزرگ درصدد استفاده از این فناوری در خودروها هستند و هم‌اینک در جشنواره فناوری نانو حضور یافته‌اند.با توجه به حضور گروه‌های مختلف بازدیدکنندگان با سطوح تحصیلات و معلومات متفاوت، سوالاتی از بازدیدکنندگان بخش صنعت پرسیده شد که نتایج بررسی حاکی از رضایت نسبی بازدیدکنندگان از بخش صنعت نانوی کشور است.همچنین مخاطبین در گفتگو با بخش خبری سایت ستاد ویژه توسعه فناوری نانو راهکارهای زیر را برای پیشرفت هر چه بیشتر صنعت ایران در حوزه نانو مطرح کردند.
1. استفاده از دانش روز و نیروی کارآمد داخلی و خارجی
2. داشتن برنامه‌ریزی دقیق و هدفمند در جهت نایل شدن به اهداف درازمدت
3. حمایت مالی و معنوی مسئولین کشور از پروژه‌های تحقیقاتی و تولیدی در صنعت نانو
4. سرمایه‌گذاری صنایع در بخش فناوری نانو برای استفاده روزافزون محصولات این فناوری در صنایع سمینار صنعت نانو از مهمترین رویدادهایی است که در حاشیه برگزاری جشنواره، در بخش صنعت برگزار میشود.
استفاده از فناوری نانو برای دیرسوزکردن پلیمرها
یکی از کاربردهای مهم فناوری نانو بهبود خواص مواد پلیمری از نظر آتشگیری و بالابردن مقاومت این مواد در برابر آتش است. این مواد عموماً در دماهای بالا ایمن نیستند؛ اما با استفاده از فناوری نانو امکان دیرسوز نمودن آنها وجود دارد. در این مطلب، نظرات مهندس صحرائیان، عضو هیأت علمی پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، در زمینه استفاده از فناوری نانو در این زمینه آورده شده است:
نانوکامپوزیت‌های دیرسوز
با توجه به این که امروزه حجم وسیعی از کالاهای مصرفی هر جامعه‌ای را پلیمرهایی تشکیل می‌دهند که به‌راحتی می‌سوزند یا گاهی در مقابل شعله فاجعه می‌آفرینند، لزوم تحقیق در خصوص مواد دیرسوز احساس میشود. بر همین اساس، در کشورهای صنعتی، تلاش گسترده‌ای برای ساخت موادی با ایمنی بیشتر در برابر شعله آغاز شده است و در این زمینه نتایج مطلوبی هم به دست آمده است.
بر همین اساس و با توجه به تدوین استانداردهای جدید ایمنی، به نظر می‌رسد استانداردهای ساخت مربوط به پلیمرهای مورد استفاده در خودروسازی، صنایع الکترونیک، صنایع نظامی و تجهیزات حفاظتی و حتی لوازم خانگی، در حال تغییر به سوی مواد دیرسوز است.
از طرف دیگر مدتی است که نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاکرس به عنوان موادی با خواص مناسب مثل تأخیر در شعلهوری، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده است. بنابراین بهنظر می‌رسد که نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاکرس می‌توانند جایگزین مناسبی برای مواد پلیمری معمولی باشند؛
برای تهیه پلیمرهای دیرسوز، علاوه بر رفتار آتشگیری، عوامل زیادی باید مورد توجه واقع شوند؛ از جمله اینکه از افزودنی‌هایی استفاده شود که قیمت تمامشده محصول را خیلی افزایش ندهد. (مواد افزودنی باید ارزان قیمت باشند.)
مواد افزودنی به پلیمرها باید به آسانی با پلیمر فرآیند شود. مواد افزوده‌شده به پلیمر نباید در خواص کاربردی پلیمر تغییر قابل ملاحظه ایجاد کند. زباله‌های این مواد نباید مشکلات زیستمحیطی ایجاد کند.
با توجه به این موارد، خاکرس از جمله بهترین مواد افزودنی به پلیمرها محسوب میشود که می‌تواند آتشگیری آنها را به تأخیر بیندازد و سبب ایمنی بیشتر وسایل و لوازم شود. مزیت دیگر خاک رس فراوانی آن است که استفاده از این منبع خدادادی را آسان می‌کند.
ویژگی‌های نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاکرس
خواص مکانیکی نانوکامپوزیت‌های پلیمر-نایلون6 که از نظر حجمی فقط حاوی پنج درصد سیلیکات است، بهبود فوق‌العادهای را نسبت به نایلون خالص از خود نشان میدهد. مقاومت کششی این نانوکامپوزیت 40 درصد بیشتر، مدول کششی آن 68 درصد بیشتر، انعطاف‌پذیری آن 60 درصد بیشتر و مدول انعطاف آن 126 درصد بیشتر از پلیمر اصلی است. دمای تغییر شکل گرمایی آن نیز از 65 درجه سانتیگراد به 152 درجه سانتیگراد افزایش یافته است. در حالیکه در برابر همه این تغییرات مناسب، فقط 10درصد از مقاومت ضربه آن کاسته شده است.
نتایج تحقیقات حاکی از آن است که میزان آتشگیری در این نانو کامپوزیت پلیمری حدود 70 درصد نسبت به پلیمر خالص کاهش نشان میدهد و این در حالی است که اغلب خواص کاربردی پلیمر نیز تقویت میشود. البته کاهش در میزان آتشگیری پلیمرها از قدیم مورد بررسی بوده است. بشر با ترکیب مواد افزودنی به پلیمر میزان آتشگیری آنرا کاهش داد ولی متاسفانه خواص کاربردی پلیمر هم متناسب با آن کاهش مییافته است. در واقع کاهش در آتشگیری همزمان با بهبود خواص کاربری پلیمرها ویژگی منحصر به فرد فناوری نانو است، خصوصاً اینکه تنها با افزودن 6 درصد ماده افزودنی به پلیمر تا 70 درصد آتشگیری آن کاهش مییابد. برخی نانوکامپوزیت‌های پلیمر – خاکرس پایداری حرارتی بیشتری از خود نشان می‌دهند که اهمیت ویژه‌ای برای بهبود مقاومت در برابر آتشگیری دارد. این مواد همچنین نفوذپذیری کمتری در برابر گاز و مقاومت بیشتری در برابر حلال‌ها از خود نشان می‌دهند.
استانداردسازی؛ ابزار قدرت در دست کشورهای پیشروی صنعتی
تطابق با استانداردهای جدید موضوعی است که همواره کشورهای پیشرو بر کشورهای پیرو دیکته کرده‌اند. در کشورهای پیشرو صنعتی، استانداردها همواره رو به بهبود است. در این کشورها براساس جدیدترین نتایج تحقیقات و مطالعات متخصصان، هر چند وقت یکبار، استانداردها دستخوش تغییر می‌شوند و دیگر کشورها ناچار خواهند بود در مراودات تجاری خود با آنها این استانداردها را رعایت کنند و به این ترتیب، مجبور می‌شوند که نتایج تحقیقات آنها را خریداری کنند. مطلب زیر مثالی از این موارد است:
چندی پیش در جراید اعلام شد که بنا بر تصمیم جدید اتحادیه اروپا، هواپیماهایی که مجهز به سیستم جدید ناوبری (مطابق با استاندارد جدید پرواز) نباشند، اجازه پرواز بر فراز آسمان اروپا را ندارند. در آن زمان در کشور ما فقط تعداد معدودی از هواپیماهای مجهز به این سیستم وجود داشت. اخیراً هم اتحادیه مزبور اعلام کرده است که ورود کامیون‌های فاقد استاندارد زیستمحیطی به خاک اروپا ممنوع است. در پی این اعلام، خودروسازان ایرانی به ناچار استانداردهای خود را با شرایط جدید تطبیق دادند.
نکته پایانی؛ نتیجهگیری
هر چند ممکن است استفاده از برخی فناوریها در کشور ما در حال حاضر موضوعیت نداشته و یا اینکه مقرون به صرفه نباشد. ولی اگر جهتگیری تحقیقات و پژوهشها در جهان را مد نظر قرار دهیم متوجه میشویم که در آینده نزدیک ناگزیر به استفاده از این فناوریها خواهیم بود. بنابراین لازم است از فرصتهای موجود برای ایجاد این توانمندیها بهره بگیریم تا در زمان مناسب از این پتانسیلها استفاده کنیم.
بهعبارت دیگر لازم است مراکز پژوهشی و تحقیقاتی همواره لااقل یک نسل از صنعت جلوتر باشند. در این صورت ضمن امکان هدایت بخش صنعت به سمت و سوی معین، پاسخ به مشکلات صنعت نیز همواره قابل پیشبینی بوده و در این مراکز در دسترس خواهد بود.
کاربرد نانو در صنایع سنگین
برخی کاربردهای قطعی و اجتناب‌ناپذیر نانوتکنولوژی در صنایع سنگین است:
هوانوردی
مواد سبک‌تر و با استحکام بیشتر کاربردهای وسیعی در سازه‌های هوانوردی و نیز در فضانوردی دارند. زیرا در هر دو مورد وزن شاخص مهمی در فرآیندها و دستگاههای هوانوردی و فضانوردی است.
پالایش‌گاه‌ها
با استفاده از کاربردهای نانوتکنولوژی محصولات پالایش‌گاه‌ها (نظیر فولاد و آلومینیوم) با خلوص بیشتری تولید خواهند شد.
صنعت حمل و نقل
مواد سبکی که در عین حال از استحکام خوبی هم برخوردار باشند، در صنعت حمل و نقل نیز به‌کار گرفته می‌شوند. وسایلی که از این مواد ساخته شده باشند، هم سرعت بیشتری دارند و هم از امنیت بیشتری برخوردارند.
سازه‌های ساختمانی
بتن یکی از مهمترین سازه‌های ساختمانی است که هرچه مقاومت و نفوذپذیری آن بالاتر باشد، مرغوب‌تر است. با اضافه کردن نانوذرات ویژه‌ای به سنگ‌های متخلخل بتن و پخش یکنواخت این ذرات می‌توان بتنی با مقاومت بالا، نفوذپذیری کم و البته به طور قابل‌ملاحظه ای سبک تولید کرد.
کاربردهای نانو در فناوری اطلاعات و ارتباطات
دستگاههای نیمه‌رسانای جدید
دستگاه‌هایی که ساختار آنها بر اسپینوترنیک مبتنی است نمونه‌ای از به‌کارگیری نانوتکنولوژی در صنعت ارتباطات و فناوری اطلاعات است. مقاومت ماده در برابر میدان خارجی که از اسپین الکترون‌ها ناشی میشود، مقاومت مغناطیسی نام دارد. این مقاومت می‌تواند به طور قابل ملاحظه‌ای در اشیاء نانومقیاس تقویت شود. این مقاومت مغناطیسی که به GMR موسوم است میزان چگالی ذخیره‌ای داده‌ها را در دیسک سخت افزایش میدهد.
نوع دیگری از مقاومت مغناطیسی، مقاومت مغناطیسی تونل‌زن (TMR) است و به دلیل وابستگی اسپین الکترون‌ها به تونل‌زنی آن الکترون از لایه‌های فرومغناطیس مجاور اتفاق می‌افتد.
اثرات GMR و TMR هردو می‌توانند در ساخت یک حافظه‌ی اصلی غیر فرار برای کامپیوترها مورد استفاده‌ی علمی قرار گیرند. چنین کاربردی در ساختار حافظه دسترسی تصادفی مغناطیسی (MRAM) دیده میشود
در فناوری اطلاعات نوین، دستگاههای الکتریکی آنالوگ قدیمی به وسیله‌ی دستگاههای الکترونوری یا نوری جایگزین می‌شوند. زیرا این دستگاه‌ها به ترتیب پهنای باند و ظرفیت بیشتری نسبت به دستگاههای قبلی دارند
در این عرصه بلورهای فوتونیک و نقاط کوانتومی دو موضوعی هستند که نتایج تحقیقات در باره‌ی آنها بسیار امیدبخش است.
بلورهای فوتونیک موادی هستند با یک متغییر تناوبی در شاخص انکساری با یک شبکه که نصف طول‌موج نوری است که مورد استفاده قرار می‌گیرد
این بلورها شبیه نیمه‌رساناها عمل می‌کنند، با این تفاوت که نیمه‌رساناها با الکترون‌ها سروکار دارند ولی این بلورها با نور و فوتون‌ها.
کامپیوترهای کوانتمی
تمام دستاوردهای جدید در زمینه‌ی کامپیوتر از قوانین کوانتم برای کامپیوترهای کوانتمی جدید استفاده می‌کند. این کامپیوترها سبب کوتاه شدن زمان انجام الگوریتم می‌شوند.
کالاهای مصرفی
نانوتکنولوژی به سرعت بازار کالاهای مصرفی را با تولید محصولاتی با کارایی‌های نوین تحت سلطه‌ی خود در می‌آورد:
مواد غذایی
نانوتکنولوژی در زمینه‌ی تولید، فناوری و بسته‌بندی محصولات غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرآیند پوشش توسط نانوکامپوزیت‌ها می‌تواند صنعت بسته‌بندی غذاها را دگرگون کند. این روش بدین ترتیب انجام میشود که عوامل ضد میکروب به طور مستقیم در سطح لایه‌ی پوشش قرار می‌گیرند. نانوکامپوزیت‌ها می‌توانند گذردهی گاز از میان فیلترهای مختلف را به فراخور شرایط و برحسب نیاز برای محصولات مختلف افزایش یا کاهش دهند. ضمنا می‌توانند ویژگی های مکانیکی و مقاومت در برابر گرما را بهبود بخشند و نیز میزان عبور اکسیژن را کاهش دهند.
محصولات خانگی
برجسته‌ترین کاربرد فناوری اطلاعات تولید شیشه‌ها یا سرامیک‌هایی با سطوح خودتمیزکن (Self-Cleaning) است.
ذرات نانو سرامیک همواری و مقاومت گرمایی ابزارهای متداول خانگی را بهبود می‌بخشد.