اشاره‌اي به کاربردهاي فناوري نانو در صنعت خودرو

          oliver 
            بازدید : 59
          شنبه 28 اسفند 1389
           نظرات (0)
        

امروزه فناوري نانو در بخش‌هاي مختلفي از صنعت خودروسازي وارد شده است که غفلت از آن باعث عقب‌ماندگي کشور در صنعت خودروسازي مي‌گردد. اين فناوري عامل بسيار مهمي در توليد خودروهاي کم مصرف‌تر و مرغوب‌تر خواهد بود.
پس بجاست که مديران صنعت خودروسازي کشور تلاش مجدانه‌اي در جهت دستيابي و توسعه اين فناوري در صنعت خودروسازي کشور نمايند و با تلاش دو چندان در پي تجاري سازي آن باشند. صنايع خودروسازي در کنار صنايع ديگر از يک سو نگرشي به کاهش هزينه‌ها دارد و از سوي ديگر در پي تلاش براي استفاده از فناوري‌هاي نوين درکنار ملاحظات زيست‌محيطي مي باشد.
از عوامل کليدي در صنعت خودرو مي‌توان به موارد زير اشاره کرد:

کاهش آلايندگي و مصرف سوخت
بازيافت
ايمني
بهبود عملکرد و ا فزايش کارايي موتور
زيبايي گرايي

کاربردهاي آتي در صنعت خودرو
فروش بيش از 55 ميليون خودرو در سرتاسر جهان در سال 2002 صنعت خودرو را به يک بازار اقتصادي بزرگ و صنعت بسيار جذاب تبديل کرده است. از اين فناوري بيشتر براي بهبود استحکام، کاهش وزن، توليد مواد با سختي بالا (نانوکامپوزيت‌ها)، استفاده بيشتر از انرژي (پيل‌هاي سوختي) و نانوکاتاليست‌هاي جديد (کنترل آلايندگي) استفاده مي‌شود.
توليد کنندگان خودرو به دنبال راه‌هاي استفاده از فناوري نانو به عنوان ابزاري براي کاهش هزينه‌ها و بهبود عملکرد اجزاء خودرو در کنار راحتي و ايمني هستند.
در همين رابطه يک شرکت بزرگ که در سال‌هاي 1989، 1990 و 1995 تجربيات موفقي در مطالعه روي فناوري ميکروسيستم‌ها، ميکروالکترونيک، صنايع خودرو و صنايع هواپيمائي داشته، در ادامه مطالعات خود به کمک 70 خودروساز معتبر دنيا از جمله مرسدس بنز، BMW ، فراري، ولوو، پورشه، پژو، جنرال موتورز، فورد و ... آمده و مطالعاتي را روي فناوري نانو و فناوري‌هاي مرتبط با آن جهت استفاده در اين صنايع انجام داده است.
هدف از انجام اين مطالعات، بررسي بازار سراسري کارخانه‌ها، ارگانها، شاخه‌ها، محصولات و تحقق و توسعه آنهاست. مطالعات نشان دهنده حجم معاملات و برگشت پذيري آن در زمينه‌هاي توليد زنجيره ارزش کارخانجات و موفقيت آنها در کنار استراتژي فرصت‌ها و ريسک‌پذيري آنها براي سالهاي آينده مي‌باشد. همچنين در اين مطالعات، به شکل جداگانه، بازار اين گونه محصولات در کشورهاي آمريکا، ژاپن، آلمان، چين و ديگر کشورهاي اروپايي و آسيايي مورد بررسي قرار گرفته است.
بازارهاي بخش‌هاي فناوري نانو در صنعت خودرو مطابق تحقيقات انجام شده، بصورت ذيل مي‌باشد:

توليد و ذخيره انرژي

پيل‌هاي سوختي
پيل‌هاي خورشيدي
کاتاليزورهاي گازوئيلي و بنزيني
ذخيره‌سازي انرژي

مواد نانوساختار – نانوکامپوزيت‌ - نانوذرات

نانوساختارهاي سبک وزن
مواد مقاوم در برابر آتش و حرارت
افزايش استحکام و بهبود پايداري
رنگ‌ها و پوشش‌هاي نانوساختار و هوشمند
خود تميز شونده‌ها
مقاومت به خراش
عملکرد نوري پوشش‌ها
مواد قابل برنامه‌ريزي

حسگرها و نمايشگرهاي دقيق

نمايشگرهاي حرکت
نمايشگرهاي فشار
نمايشگرهاي شيب
سيستم‌هاي بيومتريک
حسگرهاي جوي

نانوالکترونيک

مديريت هوشمند موتور
سيستم روشنايي
الکترونيک در دماي بالا
کنترل امنيت
باطري‌هاي با طول عمر طولاني

مواد و پوشش‌ها

پوشش‌هاي نانوکامپوزيتي با اصطکاک پائين‌
پوشش‌هاي نانوکامپوزيتي مقاوم به سايش
پوشش‌هاي مقاوم به حرارت

کاربردهاي زيستي

تجهيزات بهداشتي
سيستم‌هاي امداد
طراحي زيستي

توليد

اندازه‌گيري و کنترل
اداوات، ابزار و ماشين‌ها
اتوماسيون

محيط زيست

فناوري زيست محيطي
بازيافت
سوخت

ابزارهاي نانو و فناوري‌هاي متقارب در صنعت خودرو

فناوري بر اساس نانولوله‌هاي کربني
مدل سازي و شبيه‌سازي
نانوحسگرها و محرک‌ها
اسپينترونيک و نانومغناطيس

تأثير فناوري نانو بر آسفالت

          oliver 
            بازدید : 64
          شنبه 28 اسفند 1389
           نظرات (0)
        

در سال 1870 يک شيميدان بلژيکي با نام دسمت(Desmedt) اولين سنگفرش آسفالت واقعي را، که مخلوطي از ماسه بود، در برابر تالار شهر در نيويورک ايجاد نمود. طراحي دسمدت در بزرگراهي در فرانسه در سال 1852 مورد الگوبرداري قرار گرفت. سپس دسمدت خيابان پنسيلوانيا در واشينگتن را آسفالت کرد که سطح اين پرژه 45149 متر مربع بود.يکي از نمايندگان محلي کنگره به دسمدت گفت: ”اين کار هرگز عموميت نخواهد يافت.“

با اين حال، بر اساس تقاضاي رو به‌رشد بازار، پيش‌بيني مي‌‌شود پس از 137 سال (در سال 2007) بازار آسفالت- قير معدني به 107 ميليون تن برسد. در اين ميان آسفالت معلق بيشترين رشد را دارد. همچنين به عنوان نشانه‌اي از رشد اين محصولات در آينده، چندي است كه کار بر روي آسفالتي که در موقع خرابي خودش را تعمير کند، آغاز شده است.
به کارگيري فناوري نانو در ساخت زيربناهاي مربوط به حمل ونقل، تقريباً معادل با تلاش بشر براي فرستادن انسان به ماه در سال 1960 است.
در سال 2005 ايده ساخت آسفالتي براي بزرگراه‌ها که بتوانند خودشان را تعمير کنند براي بسياري دور از ذهن به نظر مي‌رسيد. بنابراين صنعت آسفالت-قير به يک تحول نياز دارد تا مردم بتوانند امکانات فناوري نانو را ديده و مزاياي آن را درک نمايند.
دکتر ليوينگستون، فيزيکدان برنامه تحقيقات زيربنايي پيشرفته در اداره کل بزرگراه‌هاي فدرال (FHWA)، مي‌گويد: ”آسفالت و سيمان هر دو جزء نانومواد مي‌باشند. تاکنون ما نتوانسته‌ايم بفهميم که در اين سطح چه اتفاقي مي‌افتد، اما اين اثرات بر عملکرد مواد تاثير مي‌گذارند.“
بنا بر گفته ليوينگستون، يک ماده پليمري ساختاري که مي‌تواند به طور خود به خودي ترک‌ها را اصلاح نمايد، قبلاً توليد شده است. اين پيشرفت قابل ملاحظه با استفاده از يک عامل اصلاح کننده کپسوله شده و يک آغازکننده شيميايي کاتاليستي درون يک بستر اپوکسي ايجاد شده است.
يک ترک در حال ايجاد موجب گسستن ميکروکپسول‌هاي موجود شده، در نتيجه عامل اصلاح‌کننده با استفاده از خاصيت مويينگي درون ترک رها مي‌شود. با تماس عامل اصلاح‌کننده با کاتاليزور موجود، اين عامل شروع به پليمريزه شدن نموده، دو طرف ترک را به هم مي‌چسباند.
اين روش مي‌تواند منجر به توليد آسفالتي شود که ترک‌هاي خود را اصلاح مي‌کند. ليوينگستون مي‌گويد: ”هيچ‌کس نمي‌تواند براي رشد اين فناوري زماني را پيش‌بيني کند، اما پيشرفت واقعي در حال انجام است و قابليت‌هاي موجود بسيار هيجان‌آور مي‌باشند.“
با اين حال، براي استفاده‌کنندگان فعلي آسفالت، تصور نبود دست‌انداز، يا نبود تأخير به خاطر تعميرات آسفالت، بسيار دور از دسترس بوده و نگراني‌هاي جدي آنها را برطرف نمي‌سازد.
محيط زيست عامل اصلي تأثيرگذار در فرايند تصميم‌گيري براي پروژه‌هاي بزرگراه در بسياري از کشورها است. مزاياي يک آسفالت متفاوت براي جاده‌ها از ديدگاه زيست‌محيطي و مصرف انرژي، تنها يک بخش
مهم از فرآيند تصميم‌گيري است. ديدگاه‌هاي زيست‌محيطي موجب تسريع پيشرفت‌هاي فني و اجتماعي مي‌شوند. نيازهاي چندگانه حفاظت از محيط زيست شامل: محدود نمودن انتشار گازهاي گلخانه‌اي، مصرف کمتر انرژي، کاهش سر و صداي ترافيک و اطمينان از سلامتي و راحتي در رانندگي، اهدافي هستند که به دليل ايجاد مسئوليت مشترک، مهم‌تر از تمام پيشرفت‌هاي علمي مي‌باشند.
يکي از اين اهداف بستن چرخه مواد يا استفاده صد در صدي از مواد قابل بازيافت در ساخت جاده است. صنعت در اين زمينه تجربه زيادي در مورد استفاده از محصولات فرعي در آسفالت به دست آورده است.

مثال‌هايي از مواد زايدي که در مخلوط آسفالت مورد استفاده قرار گرفته‌اند، عبارتند از: تفاله کوره شيشه‌دمي، خاکستر حاصل از سوزاندن زباله‌هاي شهري، خاکستر موجود در مراکز توليد برق به وسيله زغال، آجر‌هاي خرد شده، پلاستيک حاصل از سيم‌هاي برق قديمي و لاستيک حاصل از تايرهاي کهنه.
با اين حال، استفاده موفقيت‌آميز از اين محصولات وابسته به تحقيقات کامل در زمينه منابع و ويژگي‌هاي آنها بوده و معمولاً در سطح پاييني قابل انجام است. در اين حالت امکان بررسي پيوسته عملکرد آسفالت نيز وجود دارد که خود موضوعي مورد بحث است.
با اين حال، مطابق گفته‌هاي مارك بلشه، مدير آسفالت لاستيک در پروژه آسفالت‌سازي آرام آريزونا، حمايت عمومي - نه تحقيقات علمي- کليد توسعه صنعت توليد آسفالت با استفاده از محصولات فرعي است.
پرژه آريزونا ارزشي معادل 34 ميليون دلار داشته و در همين سال به پايان خواهد رسيد. اين پروژه تقريباً 70 درصد (185 کيلومتر)آزادراه ناحيه فونيكس را دربرگرفته و آسفالت آن قادر خواهد بود تا مدت طولاني صداي ناشي از اصطکاک را در جاده کاهش دهد.
آسفالتِ داراي لاستيک تنها درصد بسيار کم و تقريباً بي‌اهميتي از درآمد صنعت ساختماني را به خود اختصاص مي‌دهد، اما بلشه مي‌گويد که با افزايش رغبت عمومي اين درصد افزايش خواهد يافت.
به عنوان مثال در ژاپن، گروه تحقيقات آسفالت لاستيک (JARRG)، که شامل مجموعه‌اي از توليد‌کنندگان تاير و شرکت‌هاي آسفالت‌سازي مي‌باشد، يک اتصال‌دهنده آسفالت بسيار ويسکوز را توسعه داده‌اند که از انبساط و پخش تايرهاي کهنه‌اي که به صورت بسيار ريز ساييده شده‌اند، توليد مي‌شود. اين اتصال دهنده
در مخلوط آسفالت پخش شده و سپس پخته مي‌شود.اين ماده مي‌تواند به عنوان يک ماده الاستيک مابين مواد متراکم ديگر عمل نموده و از اين طريق، ارتعاش و صدا را کاهش دهد. بنا بر اعلام JARRG اقبال عمومي به اين محصول بسيار خوب است.
بلشه مي‌گويد: ”افرادي که در صنعت آسفالت لاستيک درگير بوده‌اند، همواره سعي کرده‌اند که آن را به دليل ويژگي‌هاي مهندسي بسيار عالي‌اش به فروش برسانند. امّا بيش از هر چيز اين محصول به عنوان کاهش دهنده صدا شناخته شده است و در پشت اين قضيه، استقبال عمومي قرار دارد.“
وزارت حمل و نقل آريزونا (ADOT) سه سال پيش يک نوع آسفالت را در بزرگراه سوپر استيشن در ناحيه آريزونا به کار برد. بلشه مي‌گويد كه به محض اتمام آسفالت اين بزرگراه، ADOT و مسئولين محلي سيل عظيمي از تلفن‌ها و ايميل‌ها را دريافت نمودند که از اشتياق مردم نسبت به اين جاده کم‌صداتر حکايت داشت.
البته همه چيز آسفالت لاستيک کامل نيست. اين مخلوط باعث ايجاد بخار و بو در فرآيند آسفالت کردن شده، هنوز در مورد قابل بازيافت بودن آن بحث وجود دارد. اين آسفالت نسبت به آسفالت‌هاي معمول بسيار گران‌تر بوده و آسفالت‌کاراني که تا به حال با اين ماده چسبناک کار نکرده‌اند، ممکن است در کار کردن با آن، که بايد در يک بازه دمايي معين انجام شود، دچار مشکل باشند.
ممکن است نظر بلشه در مورد نظر عمومي درست باشد، اما روي ديگر سکه اين است که خواست استفاده‌کنندگان از جاده کم‌صدا‌تر و در عين حال داراي اثرات زيست‌محيطي کمتر، افزايش يافته است. اين امر باعث تمرکز بيشتر تحقيقات بر روي مسائل مربوط به حمل و نقل، از جمله مواد مورد استفاده در جاده شده است.

افزايش عمومي در ميزان حمل و نقل، بار بيشتر بر روي محور، و فشار بيشتر تاير بر روي جاده، تقاضا براي آسفالت‌هاي قوي‌تر وبادوام‌تر را افزايش مي‌دهد. حمل و نقل بيشتر به اين مفهوم نيز مي‌باشد که ايجاد مشکل در حمل و نقل براي تعميرات جاده‌اي مطلوب نيست و اين امر موجب ايجاد تقاضاي بيشتر براي تحقيق و توسعه مؤثر مي‌گردد.

منبع:سایت نانو

منابع انرژي کوچک شده

          oliver 
            بازدید : 63
          شنبه 28 اسفند 1389
           نظرات (0)
        

ترانزيستورها که ظهورشان به سال 1947 برمي‌گردد، اکنون بسيار کوچک‌تر شده، از وسايلي بدترکيب به ارتفاع نيم اينچ، مبدل به تجهيزاتي شده‌اند که قطعات آنها ابعاد حيرت‌آوري به اندازه چند صد اتم دارند. از طرف ديگر، باتري‌ها نيز ميزان توليد انرژي خود را آن هم در يک پنجاهم اين فضا، افزايش داده‌اند.
شرکت آزمايشگاه‌هاي بِل (Bell Laboratories) که روزي سازنده اولين نسل از ترانزيستورها بود، در حال حاضر در تلاش براي ابداع مجدد نسل جديدي از باتري‌هاست. هدف اين شرکت آن است که در توليد انبوه باتري‌هايي که مي‌توان آنها را به همراه شبکه‌اي از مدارهاي الکتريکي ديگر بر روي يک تراشه قرارداد، از روش‌هاي ساخت ترانزيستورها بهره گيرد. اين وسيله که نانوباتري ناميده مي‌شود، ويژگي‌هاي الکترودها را در مقياسي نانومتري، کوچک و متمرکز خواهد کرد.
طراحي نانوباتري‌ بگونه‌اي است که آن را حداقل به مدت 15 سال در خفا نگه داشته، شايد در اين مدت فقط از آن به عنوان منبع انرژي حسگرهايي که تشعشعات راديواکتيويته را پايش کرده يا مواد شيميايي سمي را رديابي مي‌کنند، استفاده شود. بعد از گذشت اين مدت، اين باتري‌ها ظاهر شده و به سرعت مبدل به يک منبع بزرگ انرژي خواهند شد. اين ايده به توليد اولين باتري‌هايي منجر مي‌شود که قادرند با خنثي نمودن مخلوط مواد شيميايي سمي داخل خود، خود را تميز نمايند.
رشد نانوسبزه‌ها
منشأ پيدايش نانوباتري‌ها به اقبال جدي آزمايشگاه‌هاي بِل به فناوري نانو در چند سال اخير بر‌مي‌گردد. در پاييز 2004 لوسِنت (Lucent)، شرکت مادرِ آزمايشگاه‌هاي بِل ، با همکاري دولت محلي و مؤسسه فناوري ايالت نيوجرسي به دنبال فراهم نمودن مقدمات تأسيس کنسرسيوم فناوري نانو در اين ايالت بود.
ايده لوسِنت اين بود که خدمات پژوهش، توسعه و مدل‌سازي اوليه اين شرکت، از طريق اين کنسرسيوم در اختيار متخصصان فناوري نانو در صنايع، دانشگاه‌ها و سازمان‌هاي دولتي قرار‌ گيرد. ديويد بيشاپ Bishop)David) معاون پژوهش‌هاي فناوري نانو در آزمايشگاهاي بِل، برگزاري همايش‌هايي را براي متخصصان اين شرکت آغاز کرد تا آنها بدين وسيله ايده‌هاي خود را در مورد اينکه چگونه پژوهش‌هايشان مي‌تواند کاربردهاي جديدي را براي اعضاي کنسرسيوم ياد شده به وجود آورد با هم درميان گذارند.
تام کروپنکين (Tom Krupenkin) که يکي از ارائه کنندگان اين همايش‌ها بود، فعاليت‌هايي در مورد ريز عدسي‌هاي مايع که هم اکنون در تلفن‌هاي دوربين‌دار کاربرد دارند، انجام داده بود. اين عدسي‌ها متشکل از قطرات ريزي هستند که قادرند شکل و خواص کانوني خود را در پاسخ به اعمال ولتاژ الکتريکي بر سطحي که با آن در تماسند، تغيير دهند. اين سطوح که سطوح ترشونده الکتريکي ناميده مي‌شوند، در پاسخ به اعمال ولتاژ الکتريکي، از سطوحي بسيار آب‌گريز (Superhyrophobic) به سطوحي آب‌دوست (Hydrophilic) تبديل مي‌شوند.
آب‌گريزي شديد همان خاصيتي است که لغزيدن قطرات باران از پرهاي مرغابي و برگ‌هاي نيلوفر آبي را سبب شده و در نتيجه مانع از خيس شدن اين سطوح مي‌شود. قطرات مايع به دليل وجود کشش سطحي، تمايل به گلوله‌شدن دارند اما با اعمال نيروي جاذبه از سطحي که بر روي آن قرار دارند، به سرعت پخش مي‌شوند. آب بر روي چنين سطوح آب‌دوستي مانند شيشه پخش مي‌شود، اما بر‌روي سطوح آب‌گريز کاملاً به شکل گلوله درآمده و به هيچ وجه تعاملي با اين سطوح ندارد.
کروپنکين بر اساس رفتار قطرات کوچک مايع بر روي سطوح آب‌گريز، چنين استدلال کرد که ترشدگي الکتريکي (الکترووِتينگ) را مي‌توان براي کنترل واکنش‌هاي شيميايي به ‌خدمت گرفت. او طرحي را شامل چند رديف‌ از ستون‌هاي بسيار آب گريز با قطر نانومتري که خاصيت ترشدگي الکتريکي (الکترووتينگ) هم داشتند، ترسيم نمود. اين ستون‌ها در زير ميکروسکوپ به منطقه‌اي از نانوسبزه‌هاي يکنواخت بريده شده، شباهت داشتند. اين نانوسبزه‌ها را مي‌توان بوسيله روش‌هاي معمول در صنايع ميکروالکترونيک به وجود آورد. دانشمندان با اعمال ولتاژ بر روي مايعِ قرارگرفته بر روي اين ستون‌ها، قادرند واکنشي را به وجود آورند که آب گريز شدن آنها را به دنبال داشته باشد. در نتيجه اين تغيير وضعيت، قطرات مايع در حد فاصل بين نانوستون‌ها به سمت پايين نفوذ خواهند کرد. بنابراين اين مايع قادر خواهد بود که با هر

نانوسبزه اي متشکل از ستونهايي با قطر 300 نانومتر . ايده اي کاملاً جديد در مورد باتري‌ها. اين ساختارها تا موقع راه اندازي و استفاده از باتري، مايع الکتروليت را بالاي نانوسبزه نگاه مي‌دارد.

ترکيبي که در انتهاي ستون‌ها قرار مي‌گيرد، وارد واکنش شود. کروپنکين از اين موضوع نتيجه گرفت که اين مايع را مي‌توان براي توليد انرژي در نانوباتري‌ها به خدمت گرفت.
باتري‌ها اساساً رآکتورهاي شيميايي هستند. يک باتري يکبارمصرف از دو الکترود غوطه‌ور در مايع الكتروليت، يکي آند و ديگري کاتد تشکيل شده است. ترکيبات موجود در هر دو الکترود از طريق الکتروليت با هم واکنش مي‌دهند تا الکترون و جريان الکتريکي توليد کنند. اما مشکل اينجاست که اين واکنش‌ها زماني که باتري به وسيله‌اي وصل نيست و بلااستفاده است، نيز رخ مي‌دهند. يک باتري متوسط در هر سال 7 تا 10 درصد انرژي خود را زماني که از آن استفاده نمي‌شود، از دست مي‌دهد.
در باتري‌هاي موسوم به باتري‌هاي ذخيره، براي جدانمودن الکتروليت از الکترودها در زمان غيرفعال بودن آنها، از موانعي فيزيکي استفاده مي‌شود. اين کار از انجام واکنش‌هاي شديد الکتروشيميايي که منجر به آزاد شدن انرژي زياد مي‌شود، جلوگيري مي‌کند. مشکل مکانيکي اين جداسازي، بزرگ و زمخت شدن باتري‌هاست؛ در نتيجه از آنها عمدتاً در موقعيت‌هاي اضطراري نظير واحدهاي مراقبت‌ ويژه يا اتاق عمل بيمارستان‌ها يا مصارف نظامي نظير دوربين‌هاي ديد در شب يا روشن‌سازي ليزري، مي‌توان استفاده کرد. به کارگيري نانوسبزه‌‌ها، کوچک‌تر کردن باتري‌هاي ذخيره را نيز بسيار آسان‌تر مي‌کند. بر اساس توضيحات کروپنکين، دانشمندان قادرند باتري‌هايي را طراحي کنند که در آنها به جاي اينکه کليه مواد شيميايي در آنِ واحد واکنش کنند، فقط بخشي از ميدان نانوسبزه‌ها فعال شده و در واکنش شرکت نمايد.
آزمايشگاه‌هاي بِل، بازاريابي و فروش ايده نانوسبزه را آغاز كرده است. بيشاپ مي‌گويد لوسِنت گرچه يک شرکت توليد باتري‌ نيست اما مي‌خواهد كه آن را متحول کند. در همايشي که در اواخر سال 2003 برگزار شد، مسئولين شرکت ام‌فازmPhase) ( مطلبي که لوسِنت در مورد باتري‌هاي مبتني بر فناوري نانو ارائه داد را شنيدند. استيو سيمون(SteveSimon) معاون اجرايي مديريت مهندسي، پژوهش و توسعه اين شرکت از آن روز چنين ياد مي کند: ”ما اتاق را ترک کرديم و گفتيم خداي بزرگ!، ايده تکان دهنده‌اي بود.“ در آن زمان ام فاز يک شرکت توليدکننده تجهيزات خطوط مشترک ديجيتالDSL) ويدئويي) و باند عريض خانگي بود.
گسترش سريع بازار سخت‌افزارهاي مخابراتي، ران دوراندو (Ron Durando)، رئيس هيئت مديره ام‌فاز، را بر آن داشت که اين شرکت را به يک تأمين کننده فناوري نانو مبدل کند. او به ويژه توليد وسيله‌اي را مدنظر داشت که توسعه آن مدت زيادي طول نکشد، کاربردهاي پزشکي نداشته باشد تا براي تکميل آن منتظر جواب آزمايش‌هاي باليني نماند و در نهايت در خدمت بازاري نظامي باشد که تامين هزينه‌هاي زياد تجهيزات فناوري نانو را در مراحل اوليه توليد، تقبل کند. به عقيده سيمون نانوباتري‌ها هرسه ويژگي‌ فوق را دارا هستند.
طرح يک نانوباتري
نانوغشاي آزمايشي ساخته شده شرکت ام‌فاز و آزمايشگاه‌هاي بِل ، الکتروليت را از الکترودهاي مثبت و منفي (آند و کاتد) جدا مي‌کند. اين کار افزايش عمر باتري را به دنبال دارد. وقتي که از باتري استفاده نمي‌شود (شکل بالا) آند روي و کاتد دي‌اکسيد منگنز به صورت قطعه‌هاي مجزا از هم در کف باتري قراردارند. در بالاي آنها يک غشاي لانه زنبوري حفره دار از جنس سيليکون قرار دارد که با لايه‌اي از دي‌اکسيد سيليکون و پليمر فلوئورکربن پوشيده شده و بالاي اين غشاء محلول الکتروليت کلريد روي قرار گرفته است. در هنگام استفاده از باتري (شکل پايين) الکتروليت از غشاي لانه زنبوري نفوذ کرده و قطعه‌هاي آند و کاتد را در برمي‌گيرد، به محض برقرار شدن ارتباط بين آندها و کاتدها به وسيله مايع الکتروليت، واکنش‌هاي بين آنها براي توليد الکتريسيته آغاز مي‌شوند.
در مارس 2004، ام‌فاز توافق‌نامه توسعه مشترکي را براي توليد تجاري نانوباتري‌ها با لوسِنت به امضا رسانيد. ‌در حالي که اين شرکت به دنبال تحقيق در اين مورد بود که مشتريان بالقوه اين باتري‌ها، براي توليد وسايل و تجهيزات سودآور چه انتظاراتي دارند، شرکت لوسِنت اين فناوري را در عوض دريافت حق امتياز، اجازه استفاده از يک اتاق تميز به ارزش450 ميليون دلار (اتاق تميز محيطي عاري از هرگونه باکتري و گرد غبار است که از آن در توليد تجهيزات دقيق و حساس الکترونيکي و هوا فضا استفاده مي‌شود. م) و دسترسي به دانشمنداني با سالها تجربه در زمينه ساخت و توليد سيليکون ، به ام فاز واگذار نمود.
شروع به کار
تا سپتامبر 2004، دانشمندان براي توليد جريان الکتريسيته در آزمايشگاه‌هايشان تنها يک الگوي عملياتي در اختيار داشتند. اين گروه براي دستيابي به نمونه اوليه اين الگو، مجبور بودند ستون‌هاي سيليکوني با قطر تقريبي 300 نانومتر و فواصلي به اندازه دو ميکرون، به وجود آورند. آنان براي توليد الکتريسيته، همان ترکيباتي را به کارگرفتند که در باتري‌هاي قليايي معمولي وجود دارند، يعني فلز روي به عنوان آند و دي اکسيد منگنز به عنوان کاتد. بستر سيليکوني که اين ستون‌ها روي آن قرار مي‌گرفتند با فلز روي و خود ستون‌ها نيز با دي اکسيد سيليکون پوشيده شده‌ بودند. اين کار به پژوهشگران

امکان مي‌داد که ولتاژ باتري را کنترل نمايند. سرِ نانوستون‌ها نيز با لايه اي از مواد فلوئورکربن شبيه تفلون پوشيده شده بود. اين کار باعث مي‌شد که اين ستون‌ها از خود رفتار ترشدگي الکتريکي (الکترووِتينگ) نشان دهند.
کروپنکين تأکيد مي‌کند كه انجام چنين کارهايي‌ که ساده به نظر مي‌رسند، در عمل مشکل است. نشاندن فلز روي فقط در قسمت کف باتري، اشکالات بزرگي را يکي پس از ديگري سبب مي‌شد. دانشمندان معمولاً براي نشاندن اين فلز در اين مکان‌هاي به خصوص از فرايند آبکاري الکتريکي (Electoplating) استفاده مي‌کنند. اما اين فرايند در مورد اکسيدهايي مانند دي اکسيد سيليکون موجود در تجهيزات مبتني بر نانوسبزه، کارايي ندارد. بنابراين بايد روشي ابداع نمود که بستر سيليکوني را عاري از دي اکسيد سيليکون کرده، امکان نشاندن فلز روي را بر آن فراهم کند و در عين حال سيليکون موجود در پوشش ستون‌ها، دست نخورده باقي بماند. راه حل عبارت بود از پوشاندن بستر سيليکوني و ستون‌ها با اين اکسيد به طوري که لايه پوشش بستر، نازک‌ترين حالت ممکن را داشته باشد. اين اکسيد با استفاده از گاز يونيزه شده طوري از تمامي قسمتهاي باتري زدوده مي‌شد که ستون‌ها‌ي حاوي اين اکسيد و کف باتري عاري از آن باشد.
چون هنوز هم نمي‌شد آبکاري الکتريکي را روي سطوح سيليکوني انجام داد، پژوهشگران با استفاده از روشهاي شيمياييِ تَر (wet-chemistry)، کفِ باتري را با لايه اي از فلزات نيکل و تيتانيوم به عنوان لايه بذري (Seed Layer) پوشش دادند. وجود اين فلزات باعث مي‌شود که فلز روي درحين آبکاري الکتريکي بر روي اين سطح بچسبد. نشاندن فلز روي به طور يکنواخت انجام شد به طوري که حتي برجستگي‌هاي کوچک اين فلز نيز در هيچ مکاني از کف باتري به وجود نيامد و انجام سعي و خطاهاي پرزحمت براي تغيير درجه حرارت، شدت جريان الکتريکي و غلظت مواد شيميايي تا رسيدن به وضعيت مطلوب، لازم نباشد. سيمون خاطرنشان مي‌کند: ”وقتي برمي گردم و به گذشته نگاه مي‌کنم شگفت زده مي‌شوم، انجام اين کار فقط يکسال طول کشيد.“
بعد از اينکه دانشمندان به نمونه اوليه‌اي از نانوباتر‌ي‌ها که به درستي عمل مي‌کرد دست يافتند، به گفت‌وگو با مشتريان بالقوه آن پرداختند. اين بحث‌ها رشد سريع اين باتري‌ها را به دنبال داشت. طرح اوليه شبيه به يک ساندويچ بود؛ به طوري که کاتد در بالا، محلول الکتروليت کلريد روي در وسط، نانوسبزه‌ها در زير الکتروليت و آند در کف باتري قرار داشتند. مقامات رسمي آزمايشگاه پژوهشي ارتش آمريکا در آدلفي مريلند در مورد اينکه شايد تماس مستقيم بين الکتروليت و هريک از الکترودها به بروز واکنش‌هاي شيميايي ناخواسته منجر شود، ابراز نگراني کردند. بعد از بازنگري طرح اوليه، الکتروليت در بالا، کاتد و آند به صورت قطعه‌هاي جداي از هم درکف، و يک غشاي نانوسيليکوني در وسط باتري قرار داده شد. در اين صورت وقتي باتري به کار مي‌افتد، الکتروليت از اين غشا نفوذ کرده و الکترودها را در برگيرد.
گروه دانشمندان، در ابتدا براي جداکردن الکتروليت از آند، از نانوستون‌ها استفاده کردند، چون در اين صورت ستون‌ها حداقل فضاي ممکن را اشغال کرده، فضاي کافي بيشتري براي انجام واکنش‌ بين الکترودها به وجود مي‌آمد. اما مشکل بودن طراحي و ساخت باتري‌هاي نانوستوني، آنان را بر آن داشت که به جاي اين کار، از غشاي لانه زنبوري استفاده کنند. ساخت غشاي ترشونده الکتريکي با حفره‌هاي 20 ميکروني و ديواره‌هاي نازک و شکننده‌اي با پهناي 600 نانومتر هم مشکل بزرگي بود. در ابتدا دانشمندان براي زدودن پوشش دي اکسيد سيليکون از ساختار ظريف لانه زنبوري، از نوعي پلاسما استفاده کردند. سپس دي اکسيد سيليکون را در کوره‌هايي مملو از اکسيژن و دماي تا 1000 درجه سانتيگراد، بر روي ديواره‌هاي لُخت و بدون پوشش حفره‌هاي غشا نشانده، سرانجام کل غشاي لانه زنبوري را با فلوئورکربن پوشش دادند.
پژوهشگران نمونه‌هاي اوليه اين طرح بازنگري شده را در اکتبر 2005 توليد کردند. يکي از بزرگ‌ترين مزاياي اين نمونه آن بود که آنها را هر زمان که نياز به آزمايش ترکيب جديدي از کاتد و آند احساس مي‌شد از انجام کار پر زحمت يافتن شرايط دقيق لازم براي نشاندن يک لايه آندي يکنواخت در وسط جنگل نانوستون‌ها، بي نياز مي‌کرد. در عوض آنها مي‌توانستند به سادگي تکه‌هاي الکترود را بر روي هر نوع سطحي قراردهند. به گفته سيمون در همان زمان، تجارب کسب شده از آبکاري الکترونيکي به آنها کمک کرد که کار ساخت تکه‌هاي موردنظر را راحت‌تر انجام دهند. آزمايشگاه‌هاي بِل و ام‌فاز هم اکنون در حال همکاري با دانشگاه روتگرز در زمينه بررسي ويژگي‌هاي شيميايي نوعي باتري ليتيومي هستند که در دوربين‌هاي ديجيتالي و دستگاه‌هاي تلفن همراه کاربرد دارد.
نانوباتري‌ها شايد به پيدايش منابع انرژي‌اي که به محيط زيست آسيب کمتري مي‌رساند منجر شوند؛ به اين دليل که اين منابع، حاوي ترکيباتي با ويژگي محبوس سازي الکتروليت هستند. به گفته کروپنکين در صورت استفاده از اين باتري‌ها، از نفوذ الکتروليت به زمين ، يا نشت آن به روي سربازان وقتي که مورد اصابت گلوله قرار مي‌گيرند، جلوگيري خواهد شد. سيمون مي‌افزايد به جاي سيليکون از نانوساختارهاي پلاستيکي هم مي‌توان استفاده و راه را براي ظهور نانوباتري‌هاي انعطاف پذير هموار كرد.
به عقيده کروپنکين، دانشمندان به دنبال جايگزين نمودن باتري‌هاي يکبار مصرف معمولي با نانوباتري‌ها نيستند؛ زيرا توليد باتري‌هاي معمولي بسيار کم هزينه است؛ در عوض دانشمندان به دنبال کاربردهاي مخصوص نانوباتري‌ها هستند؛ مثلاً حسگرهايي که از هواپيماهاي نظامي پرتاب مي‌شوند و شايد در طول عمر خود فقط يک يا دو بار از فرستنده‌هاي راديويي خود براي اعلام حضور مواد مزاحم مثل مواد سمي و تشعشعات، استفاده کنند. کروپنکين توضيح مي‌دهد که اين حسگرها اگر چيز جالبي پيدا نکنند طبعاًً چيزي براي مخابره کردن نخواهند داشت ولي اگر چيزي را حس کنند، براي مخابره و اعلام خطر آن به انرژي زيادي نياز خواهند داشت. در عوض، اين انرژي اضافي را مي‌توان براي مخابره اطلاعات در مسافت‌هاي بيشتر توسط تجهيزاتي که تغييرات محيطي را پايش مي‌کنند، به‌ کارگرفت، در نتيجه تعداد حسگرهاي مورد نياز را کاهش داد. از باتري‌هاي ذخيره اضطراري مي‌توان در اعضاي پيوندي، دستگاه‌هاي تلفن همراه، و قلاده‌هاي مخابره امواج راديويي مخصوص حيوانات اهلي نيز استفاده کرد.
پژوهشگران، ساخت مدل قابل شارژي از اين نانوباتري‌ها را نيز مدنظر قرار داده اند. يک پالس جريان الکتريکي مي‌تواند در سرتاسر يک نانوباتري تخليه شده حرکت کرده و موجب گرم شدن سطحي که الکتروليت روي آن قرارگرفته، شود. در نتيجه لايه نازکي از اين مايع بخار شده و قطراتي از آن به نانوساختار برمي‌گردد. کروپنکين معتقد است که حصول به اين هدف به طور نظري ممکن ولي در عمل دور از دسترس است. شرکت انتظار دارد که ظرف دو يا سه سال آينده نمونه‌هايي از اين نانوباتري‌هاي قابل شارژ را براي اولين نوع وفق دهنده‌ها (آداپتورها)، توليد کند. نانوباتري‌ها سرانجام نشان خواهند داد که چگونه منابع انرژي پا به پاي انقلاب کوچک سازي که چند دهه است ديگر صنايع الکترونيکي را به دنبال خود مي‌کشد، حرکت مي‌کنند.

منبع:سایت نانو

گلوله سحرآميز؛ از تحقيق تا کاربرد

          oliver 
            بازدید : 98
          شنبه 28 اسفند 1389
           نظرات (0)
        

خلاصه :
روش‌هاي معمول براي تشخيص و درمان سرطان شامل جراحي، بافت برداري، شيمي درماني و پرتودرماني مي‌شود. جديدترين داروهاي ضدسرطان بر سلول‌هاي سالم و سلول‌هاي سرطاني تأثيرات تقريباً مشابهي دارند. اين امر منجر به بروز آثار مضر و مسموميت در تمام بدن مي‌شود. در نتيجه، استفاده از اين داروها اغلب باعث به وجود آمدن عوارض جانبي شديد در ساير بافت‌هاي بدن (مانند فروداشت مغز استخوان1، بيماري‌هاي عضلات قلب2 و مسموميت‌هاي عصبي) مي‌شود، به طوري که حداکثر ميزان داروي قابل مصرف را شديداً کاهش مي‌دهد.

روش‌هاي معمول براي تشخيص و درمان سرطان شامل جراحي، بافت برداري، شيمي درماني و پرتودرماني مي‌شود. جديدترين داروهاي ضدسرطان بر سلول‌هاي سالم و سلول‌هاي سرطاني تأثيرات تقريباً مشابهي دارند. اين امر منجر به بروز آثار مضر و مسموميت در تمام بدن مي‌شود. در نتيجه، استفاده از اين داروها اغلب باعث به وجود آمدن عوارض جانبي شديد در ساير بافت‌هاي بدن (مانند فروداشت مغز استخوان1، بيماري‌هاي عضلات قلب2 و مسموميت‌هاي عصبي) مي‌شود، به طوري که حداکثر ميزان داروي قابل مصرف را شديداً کاهش مي‌دهد. به علاوه به دليل توزيع گسترده دارو در سراسر بدن و حذف سريع آن از گردش خون، استفاده از مقادير زياد دارو اجتناب ناپذير بوده، نتيجتاً غيراقتصادي و اغلب باعث پيچيده شدن درمان مي‌شود [1].
دارورساني هدفدار موضوع جديدي نيست و به اوايل قرن بيستم، همزمان با طرح گلوله سحرآميز از سوي‌ ارليخ بر مي‌گردد، قدمت اين موضوع گواه محکمي بر جذابيت آن است، اما هنوز تهيه و به کارگيري آن براي آزمايش‌هاي باليني يک چالش بزرگ است. اين چالش شامل پيدا کردن هدف مناسب براي يک بيماري خاص؛ يافتن دارويي مناسب براي درمان بيماري مورد نظر؛ و پيدا کردن حاملي مناسب براي رسانش دارو به صورت فعال به آن مي‌باشد، به شکلي که اين حامل از سيستم ايمني بدن -که مواد خارجي را به سرعت از گردش خون حذف مي‌کند- در امان باشد. نانوذرات با پوشش محافظ براي دوري از سيستم ايمني بدن و ليگاندها براي هدف قرار دادن سلول يا بافت خاص، بسياري از ويژگي‌هاي لازم يک گلوله سحرآميز را برآورده مي‌سازند [2].
نانوذرات شامل انواع مختلفي از سامانه‌هاي کلوئيدي با مقياس زيرميکرون ( کوچکتر از 1 ميکرومتر) هستند، و ممکن است غيرآلي، ليپوزومي يا پليمري باشند. چندين دهه از اولين مطالعات روي سامانه‌هاي دارورساني نانوذره‌اي مي‌گذرد، و بسياري از ويژگي‌هاي آنها به عنوان حامل‌هاي دارويي مناسب به خوبي شناخته شده است. يکي از مزيت‌هاي اصلي نانوذرات، کوچکي اندازه آنها مي‌باشد، به طوري که آنها را قادر به عبور از موانع زيستي خاص مي‌کند. برتري ديگر چگالي بالاي عامل دارويي در آنها است، که مي‌توان از آن براي رسيدن به خصوصيات رهايش دارويي متفاوت استفاده نمود. به دليل وجود انواع مختلف روش‌هاي توليد نانوذرات، خصوصيات سطحي متفاوتي مي‌توان براي نانوذرات ايجاد کرد. از اين طريق ويژگي‌هاي ديگري نيز مثل اتصال

ليگاندهاي محافظ براي افزايش مقاومت نانوذرات در برابر سيستم ايمني بدن و نتيجتاً افزايش حضور آنها در گردش خون، و يا اتصال ليگاندهايي براي متصل شدن نانوذرات به سلول يا بافت هدف، به نانوذرات اضافه مي‌شود (شکل 1) [2].
تومورهاي سرطاني مجموعه اي از سلولهاي غيرطبيعي‌اند که به سرعت در حال رشد و تکثير مي‌باشند؛ به اين دليل آنها نسبت به سلولهاي سالم نياز بيشتري به مواد غذايي دارند. به عبارت ديگر تبادل مواد در عروق تومورهاي سرطاني بيشتر و شديدتر از عروق بافت‌هاي سالم است، و اين مسئله باعث مي‌شود تا در عروق اين بافت‌هاي سرطاني، فواصل بين سلولي بزرگ‌تري به وجود آيد، به طوري که حتي نانوذرات هم قادر به عبور از اين عروق مي‌شوند. همين امر، يعني عبور نانوذرات از عروق سرطاني و عبور نکردن از عروق سالم، باعث تجمع بيشتر نانوذرات در بافتهاي سرطاني مي‌شود (شکل 2). براي به حداکثر رساندن تجمع نانوذرات در بافت‌هاي سرطاني بايد آنها را از سيستم ايمني بدن دور نگه داشت تا توسط آن به سرعت از بدن دفع نشوند، و همچنين اندازه اين ناذرات بايستي در حدود 100 نانو متر باشد تا به طور خاص قادر به نفوذ در عروق تومور باشند، ضمن اينکه امکان نفوذ آنها در عروق سالم وجود نداشته باشد [3].

در هشتم فوريه سال 2005، اولين محصول دارورساني نانوذره‌اي به نام آبراكسان3 -که برپايه نانوذرات آلبوميني و حاوي داروي پاکليتاکسل4 مي‌باشد- را شركت آبراكسيس اونكولوژي5، كه زيرمجموعه شركاي داروساز آمريكا6 مي‌باشد، براي درمان سرطان سينه به بازار عرضه كرد. در اواخر سال 2004 خبر احتمال ورود اين دارو به بازار، قيمت سهام اين شركت را50 درصد افزايش داد و به شکلي اداره دولتي دارو و غذاي آمريکا (FDA)را ناگزير کرد که سرفصل جديدي از داروهاي درماني را به وجود آورد. ورود آبراكسان نشان دهنده اين امر است كه ايده گلوله سحرآميز در حال تبديل شدن به واقعيت مي‌باشد [4].
از سال 1382، بعد از شروع مطالعه و تحقيق در زمينه نانوذرات زيستي در گروه بيوتکنولوژي دانشکده فني و مهندسي دانشگاه تربيت مدرس و توليد موفقيت آميز نانوذرات پروتئيني [5، 6]، طرح‌هايي براي رسيدن به يک سامانه دارورساني در درمان سرطان برپايه نانوذرات پروتئيني طراحي شده، با کمک استادان و دانشجويان کارشناسي ارشد و دکتري گروه در حال انجام مي‌باشد.

منبع:سایت نانو

لزوم اعمال كنترل بر نانومواد

          oliver 
            بازدید : 52
          شنبه 28 اسفند 1389
           نظرات (0)
        

کاملاً واضح است که فناوري‌نانو رويداد بسيار خوبي براي علوم فيزيکي و پژوهش‌هاي مهندسي است و موجب به وجود آمدن فضاي خوش بينانه‌ و بديعي در زمينه سرمايه‌گذاري در تحقيق و توسعه فناوري‌هاي جديد شده است. متجاوز از 1. 2 ميليارد دلار از بودجه ايالات متحده به برنامه پيشگامي ملي فناوري‌نانو (NNI) در سال 2007 اختصاص داده شده است. بنابراين ميزان سرمايه‌گذاري دولت آمريكا از زمان شروع اين برنامه (سال 2001) تاكنون به بيش از 6. 5 ميليارد دلار رسيده است.
از آنجايي‌ که دامنه کاربرد نانومواد کمي بيشتر از ساير محصولات فناوري‌نانو برآورد مي‌شود، اين موضوع مي‌تواند يک موقعيت خوب براي محيط زيست و همچنين نوع بشر به‌شمار آيد؛ البته امکان دارد که اين طور هم نباشد. نگراني‌هايي که در مورد مجهولات اين فناوري وجود دارد، ديد مثبت نسبت به قابليت‌هاي آن را تحت تأثير قرار داده است.
گزارش‌هاي رسانه‌اي در مورد تحقيقاتي كه احتمالاَ اجسامي غير قابل کنترل را درسراسر جهان پراکنده خواهد نمود، به بخشي از ترديدها و هراس‌ها بدل شده است؛ در همين راستا و به منظور تلاش براي رفع اين نگراني‌ها، محققان علاقه‌مند براي انجام تحقيقات در جهت جمع‌آوري هر چه بيشتر اطلاعات راجع به رفتارهاي احتمالي که ممکن است نانومواد در طول دوره حياتشان از خود نشان دهند، فرا خوانده مي‌شوند. نماينده‌هاي تعيين شده هم اکنون کار خود را براي ارزيابي اينکه چه گام‌هايي براي دستيابي به اطلاعات کامل و کنترل مواد نانومهندسي ممکن است مورد نياز باشد، آغاز نموده‌اند.
عمل‌گرايان و اصول‌گرايان اخلاقي تا زماني که مخاطرات بالقوه محصولات فناوري‌نانو به طور کامل روشن نشود، همواره دولت را به اعمال تحريم در مورد تحقيقات بيشتر در زمينه اين فناوري ترغيب مي‌نمايند. پس مشکل چيست؟ ويژگي‌هاي جديد نانومواد، خود فاکتوري براي افزايش نگراني‌هاي عمومي در مورد سلامتي است. کامپوزيت‌هاي نانوساختار، پودرها و روکش‌ها، همگي از يک سطح مخصوص بسيار وسيع‌تراز مواد مشابه‌شان در فرم حجيم (BULK) برخوردارند که اين ويژگي موجب واکنش‌پذيري بيشتر نانومواد مي‌شود.
همين واکنش‌پذيري است که زمينه کاربرد هرچه بيشتر نانومواد را فراهم آورده است. اما اين به اين معني نيز هست که موادي که در حالت حجيم کاملاً بي‌خطر به نظر مي‌رسند، ممکن است در مقياس نانو رفتارهاي غير منتظره‌اي از خود نشان دهند. البته موضوع تنها اين نيست، يکي از مهم‌ترين خطرات ناشي از کاربرد نانوذرات، احتمال استنشاق يا بلعيدن راحت‌تر اين مواد نسبت به مواد در حالت حجيم است.

طبق گفته پيتر هاتو (Peter Hatto) ، دارنده کرسي استادي در بخش فناوري‌نانوي مؤسسه استانداردهاي بريتانيا (BSI) و سازمان بين‌المللي استاندارد سازي (ISO) مناسب‌ترين مثالي که مي‌توان در اين مورد ذکر نمود، نانوذرات طلاست. ذرات طلايي که تنها 3 نانومتر قطر دارند خواص کاتاليستي بسيار پيشرفته‌اي از خود نشان مي‌دهند، در حالي که ذرات طلا در مقياس‌هاي بزرگ‌تر به‌طور کل فاقد خواص کاتاليستي هستند. حال با در نظر گرفتن همين خاصيت کاتاليستي قوي طلا در حالت ذره‌اي، چنانچه توسط فردي استنشاق شود و به درون بدن وي برود، مي‌توان تصور کرد که چه اتفاقي براي ريه‌هاي وي خواهد افتاد؟ يا چنانچه ذره حرکت کرده و به ساير نقاط بدن مانند جگر يا طحال برود و در آنجا تجمع نمايد چه روي خواهد داد؟ چه استنباط‌هايي از اين پرسش‌ها مي‌توان داشت؟

کشف زمينه‌هاي متعارف
فقط تعداد معدودي از محققان، توليدکنندگان مواد، يا نظارت‌کنندگان با انجام تحقيقات بيشتر در جهت آشکارسازي تأثيرات متقابل اين مواد با محيط، مخالفند؛ زيرا اين اطلاعات پس از جمع‌آوري مي‌تواند به منظور پيش‌بيني خطرات ناشي از اين مواد استفاده شود. اما بايد بدانيم که قبل از هر قدمي، در ابتدا جامعه به يک توافق همه‌جانبه در مورد سيستم‌هاي تشريح و طبقه‌بندي نانومواد، و نيز روش‌هاي اندازه‌گيري عملي نياز دارد. بدون دستيابي به چنين توافقي اعمال هر گونه محدوديتي ناممکن خواهد بود.
بنابر گفته هاتو، استاندارد‌سازي در مرحله اول بايد در خصوص زبان‌هاي بسياري که براي توصيف اين دسته جديد ازمواد به کار مي‌رود، آغاز شود. فقدان اصطلاحات علمي دقيق و جامع در اين زمينه را بخش‌هاي بسياري تشخيص داده‌اند مانند انجمن و فرهنگستان سلطنتي مهندسي، که در سال 2003 از سوي دولت بريتانيا براي تحقيق و جمع‌آوري اطلاعات در مورد فرصت‌ها و ابهامات علوم و فناوري‌نانو تعيين شدند.
محصولات مهندسي نانو، نانومواد و نانوذرات دقيقاً چه هستند؟ اصطلاح نانو عموماً براي هر ذره‌اي از ماده با قطر کمتر از 100 نانومتر يا براي هر ماده‌اي با اندازه ظاهري کمتر از 100 نانومتر به کار مي‌رود. اما اين تعريف صريح و به‌ظاهر ساده، همواره مي‌تواند موجب بروز ابهاماتي شود. به گفتهه هاتو چنانچه از ذرات پودر موجود درون يک بطري تنها 50 درصد آنها کوچک‌تر از 100 نانومتر باشند باز هم مي‌توان به اين پودر اصطلاح نانوپودر را اطلاق نمود؟ يا مي‌توان تمام ذرات محتوي اين بطري را نانوذره ناميد؟ اينها نمونه‌اي از سؤالات و موضوعاتي هستند که نياز به بررسي دارد.
طبق گفته بنکو (Benko) از مؤسسه ملي استاندارد‌هاي آمريکا (ANSI) نبود يک واژه نامه متعارف درحوزه علوم و فناوري‌نانو مسئله‌اي گيج‌کننده است، چراکه محققاني از زمينه‌هاي بسيار متفاوت به سمت فناوري‌نانو جذب مي‌شوند و فقدان واژه‌نامه مشترک در اينجا مشکلي بزرگ است.
فناوري‌نانو دانشي بين رشته‌اي ‌است که شاخه‌هاي علمي مختلفي مانند شيمي، زيست‌شناسي، الکترونيک، فيزيک، و غيره را در بر مي‌گيرد. بنابراين معضل‌ موجود اين است که درباره يک موضوع هر کس به زبان خودش، که با ديگري تفاوت دارد، صحبت مي‌کند.
به گفته کلايتون تياگ (Clayton Teague) ، رئيس اداره ملي هماهنگ‌سازي فناوري‌نانو در ايالات متحده، ايجاد يک زبان استاندارد براي فناوري‌نانو، مزيت‌هاي بسياري به دنبال خواهد داشت. به اين ترتيب بهترين محققان با گرايش‌هاي مختلف علمي قادر خواهند بود با بهترين و مؤثرترين روش ممکن با يکديگر گفت و گو و تبادل نظر کنند. همچنين مقايسه نتايج تحقيقات بخش‌ها و مراکز مختلف نيز به آساني انجام مي‌پذيرد. از سوي ديگر ايجاد تعاريف استاندارد شده در زمينه معاملات تجاري، چه خريد و چه فروش محصولات، تأثير مثبت دارد به اين نحو که هنگام انجام معامله هر کس دقيقاً مي‌داند که چه چيزي را معامله مي‌کند.
عاملان اعطاي حق ثبت اختراع هم به نحوي ديگر از مزيت‌هاي اين استانداردسازي بهره‌مند مي‌شوند، به اين صورت که با برخورداري از يک‌ دسته متعارف از اصطلاحات مربوطه، تشخيص اينکه آيا يک نانوماده ذاتاً جديد است يا نه، بسيار آسان مي‌‌شود. در عين حال بايد به اين نکته توجه داشت که وضع هرگونه قانوني در مورد اصطلاحات تنها در صورتي امکان‌پذير است که قانون‌گذاران، محققان و بخش صنعت، هر سه بر روي آن توافق نظر داشته باشند و آن را درک نمايند.
به عقيده تياگ ايجاد استانداردهايي در مورد خصوصيات مواد نيز مزيت‌هايي تجاري را در پي خواهد داشت. به اين صورت که، چنانچه بتوان محصولات نانومهندسي را برچسب گذاري نمود، هنگام معامله مي‌توان تطابق مشخصات محصول را با استانداردهاي وضع شده - به عنوان مثال از لحاظ شکل، اندازه و ميزان خلوص - کنترل كرد؛ اين استانداردها هم براي فروشندگان محصولات نانو و هم خريداران آنها سودمند است.
به عنوان مثال چنانچه هنگام فروش يک‌ جاي تعدادي نانولوله کربني، خريدار در مورد ميزان خلوص محصول و يا چندجداره و تک جداره بودن آنها سؤال نمايد، به چه نحو مي‌توان پاسخگو بود؟ اما چنانچه ما يک سري از تکنيک‌هاي تحليل استاندارد را براي آزمايش محصول در اختيار داشته باشيم، با ثبت مشخصات نانومواد بر روي آنها به راحتي قادر خواهيم بود به اين گونه سؤالات مشتري پاسخ دهيم.
چنانچه موضوع مقررات حاکم برساخت مواد و يا کنترل عوارض زيست محيطي آنها مطرح شود، روش‌هاي تجزيه و تحليل استاندارد باز هم بسيار حياتي خواهد بود. اين روشي است براي تنظيم يک محدوده ايمني و نيز جلوگيري از نقض محدوديت.
هاتو اين موضوع را به اين صورت توضيح مي‌دهد که چنانچه قانون، شما را ملزم به داشتن فقط تعداد X تا از يک ماده خاص نمايد، شما براي رعايت اين قانون به يک روش اندازه گيري معتبر و استاندارد نياز خواهيد داشت.
به گفتهه تياگ، در حال حاضر هيچ روش منطقي و قابل قبولي براي سنجش دقيق نانومواد وجود ندارد. اکثريت مردم معتقدند که روش‌هاي قديمي مورد استفاده براي ذرات با مقياس بزرگ‌تر را نمي توان براي نانومواد به کار برد. روش‌هاي متداول مونيتورينگ قادرند جرم متراکم شده ذراتي با ابعاد ميکرون و بزرگ‌تر را بر اساس واحد حجم نمونه‌اي از هوا اندازه‌گيري نمايند. واضح است که تعيين اين کميت در مورد نانوذرات با استفاده از روش ذکر شده بسيار مشکل است.
به سوي استاندارد سازي
هم اکنون در سراسر دنيا گام‌هايي به سمت استاندارد سازي برداشته شده است. در اين زمينه، چين، با وضع 8 استاندارد ملي در زمينه فناوري‌نانو، قدري از سايرين جلوتر است. در سال 2001 وزارت علوم و فناوري چين براي نخستين بار اعلام كرد که هدفش تعيين استانداردهايي در مورد تحقيقات فناوري‌نانو است. مؤثر واقع شدن طرح اين هشت استاندارد و نيز ديگر استانداردهايي که در پي آن ايجاد خواهد شد، منجر به تأسيس يک سازمان جديد با نام کميته ملي استانداردهاي فناوري‌نانو گرديد.
ANSI در ايالت متحده نيز در آگوست سال 2004 اقدام به تشکيل هيئت استانداردهاي فناوري‌نانو نمود. مؤسسه استانداردهاي ايالات متحده خود مسئول تعيين و ايجاد استانداردها نيست اما وظيفه سرپرستي و پشتيباني فعاليت‌هاي ديگر سازمان‌هاي توسعه استانداردها (SDOها) را بر عهده دارد.
هيئت فناوري‌نانوي ANSI، چارچوبي را ايجاد کرده که در آن هر کدام از سرمايه‌گذاران مي‌توانند به منظور تقويت و تسريع روند توسعه استانداردهاي حوزه تحقيق و توسعه و تجاري‌سازي فناوري‌نانو به طور مشترک فعاليت نمايند.
به گفته بنکو، اين هيئت فعاليت خود را با مشخص کردن شش حوزه گسترده که بيشتر از بقيه نيازمند استانداردسازي بودند آغاز نمود. بالاترين اولويت‌ها به ترتيب عبارتند از:

جدول 1- ترکيب كميته فني فناوري نانو در ISO (ISO TC 229)
دبير	انگلستان
کشورهاي شرکت کننده	استراليا، بلژيک، برزيل، کانادا، چين، دانمارک، فنلاند، فرانسه آلمان، هند، ايران، اسرائيل، ژاپن، کره، مالزي، هلند لهستان، روسيه، اسپانيا، سوئد، سوئيس، تايلند، ايالات متحده آمريكا
کشورهاي ناظر	آرژانتين، جمهوري‌ چک، مصر، استوني، هنگ‌کنگ، چين، ايتاليا، مراكش، سنگاپور، اسلوواکي، ونزوئلا

لغت‌شناسي عمومي براي علوم و فناوري نانو؛
لغت‌شناسي سيستماتيك براي ساخت مواد و ترکيبات؛
اثرات سمي، آسيب‌هاي محيطي و ارزيابي مخاطرات؛

علم اندازه گيري (مترولوژي) ، روش‌هاي تجزيه و تحليل و نيز روش‌هاي استاندارد سنجش.
دو موضوع بعدي که داراي اهميت بوده، ولي ضروري نيستند:

فرايندها و ساخت؛
مدل‌سازي و شبيه‌سازي.

ANSI، همچنين يک گروه مشاوره فني، (TAG) معتبر را براي سازمان استاندارد‌سازي بين‌المللي (ISO) تشکيل داد که کميته فني آن (ISO TC 229) در خرداد 1384 (ژوئن 2005) فعاليتش را در خصوص فناوري‌نانو آغاز نموده است. زمينه‌هايي که از سوي ISO نيازمند استانداردسازي تشخيص داده شدند بسيار شبيه به زمينه‌هاي معرفي شده توسط ANSI هستند، با اين‌حال اعضاي کميته ISO موظف به تنظيم استانداردهاي خودشان هستند.
اهداف تعيين شده براي فعاليت کميته استاندارد‌سازي در بردارنده موارد زير است:
درک و کنترل مواد و فرآيندها در مقياس نانو
به کارگيري خواص مواد نانومقياس که متفاوت از خواص اتم‌هاي منفرد، مولکول‌ها و مواد در حالت حجيم هستند و قادرند مواد، ابزارها و سيستم‌هاي پيشرفته‌اي را به وجود آورند.
فعاليت در جهت توليد استانداردها ميان 24 مؤسسه ملي استاندارد‌ از کشورهاي عضوISO که به اعضاي شرکت کننده مشهورند (جدول 1) تقسيم خواهد شد. دسته دوم ناظران، شامل نمايندگاني از 8 کشور ديگرند که نظارت حاشيه‌اي دارند و همواره از پيشرفت‌هاي کميته مطلع هستند. دسته سوم، اعضاي ارتباطي هستند که چنانچه داراي منافع مشترکي با گروه باشند، مورد مشورت و همفکري قرار مي‌گيرند.
در مورد دسته سوم، به گفته هاتو، اين روابط مي‌تواند داخلي باشد، مانند ارتباط با ديگر هيئت‌هاي فني ISO يا ICE (کميسيون بين‌المللي الکترونيک) ، يا ممکن است خارجي باشد مانند ارتباط با سازمان توسعه و همکاري اقتصادي (OECO) ، کميسيون اروپايي (EC) ، يا سازمان‌هاي مهم ديگر.
فعاليت‌هاي ISO در جهت توليد استانداردهاي جديد توسط سه گروه به عهده گرفته شده است که در حال حاضر در اين زمينه مشغول به فعاليت هستند و توسط سه کشور کانادا، ايالات متحده و ژاپن سرپرستي مي‌شوند. فعاليت آنها بر روي موضوعات زير متمرکز مي‌باشد:
توليد واژگان علمي يا فني و تهيه فهرست علائم و اختصارات؛
اندازه‌گيري و تعيين مشخصات
سلامت، ايمني و محيط زيست.
تصويب هر استاندارد پيشنهادي در هريک از اين مقولات، نياز به تاييد حداقل پنج عضو مشترک در سازمان خواهد داشت. به گفته هاتو، اين يک فرايند کاملا اعضا محور است.
ايجاد استانداردهايي که در سطح بين‌المللي مورد توافق قرار گيرد، بسيار طولاني‌مدت است. توليد و تكميل يک استاندارد از سوي ISO مي‌تواند 3 سال به طول بينجامد. هرچند روند توليد استانداردهاي اروپايي سريع‌تراست اما اين منوط به توافق ميان اعضاي مشترک است.
انتشار استانداردهاي پيشنهاد شده يا اسناد موقت بر روي سايت‌هاي اينترنتي مي‌تواند عاملي براي تسريع روند پذيرش استانداردهاي جديد و در نهايت تأييد و تصويب آنها باشد. هاتو مي‌گويد، ما ظرف 18 ماه آينده منتظر تصويب يک، دو و شايد سه سند مربوط به اصطلاحات فني يا علمي هستيم، که در برگيرنده جنبه‌هاي مختلفي ‌باشد. هرچند که ممکن است آنها استانداردهاي کامل ISO نباشند.
علاوه بر آن استفاده از ديگر انواع انتشارات مانند مشخصات عمومي، PAS، يا مشخصات فني، TS، که در اصل طرح‌هايي در جهت توسعه هر چه بيشتر هستند نيز مي‌تواند مناسب‌ باشد.
نکته مهم اينجاست که وظيفه استانداردها کپي کردن نيست، زيرا اين امر مي‌تواند منجر به ساخت معيارهاي مشابه و در عين حال متفاوت براي اصطلاحات و وروكش‌هاي اندازه‌گيري شود. به گفته هاتو اين خطر بزرگ وجود دارد که سازمان‌هاي زيادي وارد ميدان شده و هر کدام شروع به ايجاد استاندارد نمايند.
مي‌توان گفت خطر وجود تکرار در زمينه ايجاد استانداردها در ايالات متحده بيشتر از هر کجاي ديگر است؛ چراکه در ايالات متحده حدود چند صد سازمان توسعه ستاندارد وجود دارد که همگي توسط ANSI به رسميت شناخته شده‌ و معتبر هستند. مؤسسه ملي استاندارد مي‌تواند نظر و دستوري را پيشنهاد دهد، اما کليه مراحل بعدي از جمله ساخت و ساير مراحل تکميلي بر عهده تشکيلاتي ويژه است. به ‌عنوان مثال مؤسسه مهندسي برق و الکترونيک (IEEE) ، تنها يک استاندارد شناخته شده آن هم در مورد خواص الکتريکي نانولوله‌هاي کربني دارد.
IEEE 1650 تجهيزات و روش‌هاي اندازه‌گيري سيگنال‌هاي سطح پايين، مربوط به ابزارهاي نانولوله‌اي را معرفي مي‌کند. يک استاندارد تکميلي، شامل ميزان خلوص و ترکيب مواد IEEE 1690 در دست ساخت است. هيئت E56 در انجمن مواد و آزمايش‌هاي آمريكا (ASTM) در حال تحقيق و جست و جوي استانداردهايي در زمينه فناوري‌نانو و نانو مواد است.
بنابر گفته هاتو، نکته قابل توجه اين است که ISO تنها نهاد متولي استاندارد که از سوي سازمان جهاني تجارت به رسميت شناخته شده است و اين مفاهيم مهمي را در بر دارد. چنانچه کشوري استانداردهاي داخلي بسيار محکم‌تر از استانداردهاي کشورهاي همسايه‌اش وضع نمايد، اين خود مي‌تواند يک مانع فني براي تجارت به شمار آيد. توافقات بين‌المللي بر روي استانداردها از بروز چنين مسائلي جلوگيري خواهد نمود.
اجـــرا
ايجاد استانداردها به معناي الزام در رعايت قوانين مقرر توسط استفاده‌کنندگان از مواد و ابزارهاي نانومهندسي نيست و تنظيم چنين قوانيني فعلاً به زمان نياز دارد. بسياري از بحث‌هاي مرتبط با خطرات ناشي از فناوري‌نانو، بر روي کاربردهاي آينده اين فناوري که تاکنون تحقق نيافته‌اند، متمرکز است. ايجاد خط‌کش‌هايي براي کنترل اين‌گونه طرح‌ها و سيستم‌ها، که در حال حاضر فقط به صورت تئوري و به عنوان فرضيه‌ مطرح هستند، کار بسيار مشكلي است.

مکانيزم‌هاي واکنش‌هاي امکان‌پذير نانو‌ مواد در بافت‌هاي زيستي.
اين مثال‌ها، اهميت ترکيب مواد، ساختار الکترونيکي، اجزاي متصل به سطح (مثلاَ اجزاي فلزي)، پوشش‌هاي سطحي (فعال يا منفعل)، انحلال‌پذيري (شامل اجزاي سطحي و پوشش‌ها) و برهم کنش‌هاي متقابل را با ديگر عوامل محيطي (مانند فعال‌سازي با اشعه فرابنفش) نشان مي‌دهد.

به گفته هاتو، اولين دسته از قوانين بايد بر روي موضوعات ملموس‌تر، مانند کاربرد و توليد ذرات نانومقياس، متمرکز باشد. موضوع استنشاق ناخواسته محصولات نانوذره‌اي، به عنوان مثال ذرات حاصل از احتراق سوخت در موتور ديزل، نگراني مديران را در مورد سلامت افراد برانگيخته است. بنابراين انتشار ذرات با چنين ابعادي (در مقياس نانو) که ممکن است دربر دارنده اثرات سمي غير قابل پيش‌بيني باشند، نگراني بجايي است.
مسلماً با توجه به تازگي فناوري‌نانو، به مجموعه قانون‌گذاري جديدي نياز است. به گفته تياگ، چهار واحد از بزرگ‌ترين سازمان‌‌هاي محافظتي در ايالات متحده، به اداره ملي هماهنگي فناوري‌نانو اعلام کرده‌اند که درحال حاضر به سيستم‌هاي کافي براي کنترل مواد جديد مجهز هستند.
به عنوان مثال سازمان حفاظت محيط زيست (EPA) به طور داوطلبانه برنامه‌اي را براي شرکت‌هاي توليد‌کننده نانومواد ايجاد نموده است که با استفاده از آن فعاليت‌هاي اين شرکت‌ها را که بايد در چارچوب قوانين ايالات متحده در مورد مواد سمي باشند، کنترل مي‌نمايد.
شوراي سياست‌گذاري علمي سازمان حفاظت از محيط زيست در دسامبر سال 2004، گروه کاري ويژه‌اي را به موازات فعاليت‌هاي اين سازمان تشکيل داد تا مشخص نمايد که چه گام‌هايي براي تضمين حفظ سلامت بشر و محيط زيست در مقابل محصولات فناوري‌نانو، بايد برداشته شود. اداره کل غذا و داروي ايالات متحده (FDA) نيز در حال حاضر انجمن علاقه‌مندان به فناوري‌نانو (NTIG) را در اختيار دارد. اين گروه هر سه ماه جلساتي را به منظور برقراري ارتباط مؤثر ميان مراکز مختلف برگزار مي‌کند که مي‌تواند شامل کنترل توليدات مبتني بر فناوري‌نانو يا محصولات شامل نانو مواد باشد.
اظهار نظرهاي ارائه شده در مورد نانو مواد از سوي FDA، مؤسسه ملي سلامت و ايمني شغلي ايالات متحده (NIOSH) و کميسيون ايمني محصولات مصرفي (CPSC) در وب‌سايت‌هاي اين سازمان‌ها در دسترس است.
تياگ معتقد است که هنوز براي اعمال کنترل‌هاي اجباري بسيار زود است. حجم بسيار زيادي از اطلاعات در مورد زيان‌هاي بالقوه مطرح شده در مورد مواد نانومهندسي هنوز مغشوش، متناقض و ناهماهنگ است و وضع هرگونه قانوني در اين مورد بايد ملزم به انجام توافقات علمي باشد.
به پيشنهاد (آندره نيل) استاد داروسازي دانشگاه کاليفرنيا، و مسئول بررسي اثرات سمي بالقوه نانومواد، قانون‌گذاران در حال حاضر نيز مي‌توانند با استناد به دستاوردهايي که تاکنون به دست آمده، کارشان را آغاز نمايند. به اعتقاد وي هنوز هيچ مدرکي مبني بر وجود ارتباط ميان مواد نانومهندسي و يک فرايند بيماري‌زاي معين وجود ندارد، اما اين، دليلي براي خوشنودي نيست، چرا که مکانيزم‌هاي امکان‌پذير بسياري مبني بر وجود سميت در نانومواد (مثال‌هاي نشان داده شده در نمودار 3) وجود دارد که نيازمند تحقيق و بررسي است.
به گفته نيل، ما بايد تمامي توان علمي و دانشگاهي را براي کشف اين موضوع به خدمت بگيريم. اين سخن آخر نخواهد بود و جنبه‌هاي بسيار زياد ديگري وجود دارد که ما بايد تمامي آنها را در حالي که هنوز پديدار نشده‌اند در نظر بگيريم، البته با توجه به نبود اطلاعات در مورد چيستي و چگونگي اين جنبه‌ها، کار بهتر و محتاطانه‌تر اين است که منتظر بمانيم.

منبع:سایت نانو

عرصه‌هاي پيشنهادي فناوري‌نانو براي صنعت پتروشيمي کشور

          oliver 
            بازدید : 48
          شنبه 28 اسفند 1389
           نظرات (0)
        

مقدمه
رفتار ماده در مقياس مياني نانومتري (يعني مابين مقياس آنگستروم تا مقياس ميکروني) تفاوتي بنيادي با رفتار آن در ديگر مقياس‌ها دارد و کنترل اين رفتار با کمک فناوري‌نانو موجب پديدآمدن انبوهي از خواص مفيد مي‌گردد، که مي‌توانند منافع تجاري فراواني را نيز به همراه داشته باشند. در ذيل دو عرصه تحقيق و توسعه فناوري‌نانو که به اعتقاد ما از جذابيت بيشتري براي صنعت پتروشيمي کشور برخوردار مي‌باشند، پيشنهاد مي‌گردند. عرصه اول به بهره‌گيري از محصولات فناوري‌نانو در بهبود فرايندها و عرصه دوم به محصولات جديد مبتني بر فناوري‌نانو مربوط مي‌شود.
1. نانوکاتاليزورها و مواد نانوحفره‌اي
1-1. مقدمه
فناوري‌نانو نويدبخش بهبود جهش‌آور کاتاليزورهاست و وجود کاتاليزورهاي کارا و انتخاب‌پذير به معناي کاهش تصاعدي هزينه‌هاي جاري و ثابت واحدهاي پتروشيمي است (مثل حذف محصولات جانبي و درنتيجه واحدهاي جداسازي، عدم استفاده از فلزات گران‌بها، انجام واکنش‌ در شرايط دما و فشار ملايم‌تر، و پايداري کاتاليزور).
در فرايندهاي کاتاليزوري مختلف معمولاً از پايه‌هاي بسيار متخلخلي استفاده مي‌شود، که اندازه حفرات آنها در حد نانومتر است. با اين وجود تنها مواد موسوم به زئوليت‌ها داراي اندازه حفره کاملاً تعريف‌شده‌اي مي‌باشند. به عنوان مثال هم‌اکنون در صنعت پتروشيمي، اندازه دقيق حفرات زئوليت Y باعث واکنش انتخابي و بسيار اقتصادي ايزومريزاسيون زايلن‌ها به پارازايلن مي‌گردد. با اين حال زئوليت‌هاي متداول با مشکلات زيادي همچون محدوديت قطر حفره و ناپايداري شيميايي و حرارتي روبرو مي‌باشند. در اين راستا در چند سال اخير پيشرفت‌هايي روي ساخت زئوليت‌هاي بهتري همچون MCM-48 و برخي از پايه‌هاي منظم ديگر صورت پذيرفته است.
مواد نانوحفره‌اي منظم نه‌تنها باعث انتخاب‌پذيري واکنش‌هاي شيميايي مي‌شوند، بلکه پايه ذاتاً ارزاني براي جذب يا فيلتراسيون مولکول‌هاي پيچيده به حساب مي‌آيند. مثلاً پيشرفت‌هايي که در زمينه غشاهاي آلوميناي آندي فقط در دو سه سال اخير صورت گرفته است، رؤياي رآکتورهاي غشايي (MR) را امکان‌پذير ساخته است.
در صورتي که پايه‌هاي نانوحفره‌اي به‌خوبي توسعه يابند، مي‌‌توان از يکي ديگر از امکانات فناوري‌نانو يعني نانوخوشه‌ها در کاتاليزورها سود جست. خوشه‌هايي که از 12 تا 50 اتم تشکيل شده باشند، خواصي متفاوت با اتم‌هاي منفرد و مواد توده‌اي دارند. اين خوشه‌ها به عنوان اتم‌هاي مجازي مي‌توانند خواصي را از خود بروز دهند که هيچ‌ يک از عناصر جدول تناوبي نداشته باشد؛ از همين رو از نانوخوشه‌ها مي‌توان به عنوان کاتاليزورهايي با خواص نوين استفاده کرد. به عنوان مثال در فرايندي همچون GTL عليرغم آزمايش تمام عناصر جدول تناوبي در ترکيب کاتاليزورها، هنوز انتخاب‌پذيري واکنش بسيار پائين است.
علاوه بر اين‌ها مدل‌ها و تئوري‌هاي جديد نانومقياس امکان شبيه‌سازي دقيق رفتار نانوساختارهاي مختلف را پديد آورده است. از اين‌رو مي‌توان پيش از ساخت و آزمايش گران‌قيمت نانوکاتاليزورها، آنها را در يک محيط مجازي آزموده و از انجام آزمايش‌هاي غيرضروري پرهيز کرد.
1-2. نحوه درگيري صنعت پتروشيمي در نانوکاتاليزورها

ضميمه - عرصه‌هاي پيشنهادي براي صنعت پتروشيمي کشور
عرصه‌هاي پيشنهادي	پروژه‌هاي پيشنهادي	مزايا و منافع	نحوه ورود کشور	علت
نانوکاتاليزورها و مواد نانوحفر ه‌اي	مواد نانوحفره‌اي (مقاوم به حرارت) داراي اندازه حفرات کاملاً تعريف‌شده؛ تهيه، تعيين مشخصات و بررسي نحوه کاتاليز خوشه‌هاي فلزي کاتاليزوري با اندازه و شکل کاملاً تعريف‌شده درون انواع مواد متخلخل؛ شبيه‌سازي نانوکاتاليزورها پيش از تجربه آزمايشگاهي؛ جذب کاراي پساب‌هاي جيوه با SAMMS ؛ فيلتراسيون‌هاي بسيار کارا با مواد نانوحفره‌اي منظم	کاهش تصاعدي هزينه‌هاي جاري و ثابت واحدهاي پتروشيمي (حذف محصولات جانبي و درنتيجه واحدهاي جداسازي، عدم استفاده از فلزات گران‌بها، انجام واکنش‌ در شرايط دما و فشار ملايم‌تر، پايداري کاتاليزور)	اختصاص حدود 30 جايزه سالانه به تحقيقات برتر داخلي در اين زمينه جهت ايجاد يک پايگاه علمي قدرتمند در کشور براي بهره‌برداري‌هاي ميان و درازمدت پتروشيمي کشور	قرار داشتن در مرحله تحقيقات بنيادي؛ گستردگي عرصه و غيرقابل پيش‌بيني بودن راهکارهاي علمي مختلف آن؛ امکان‌پذيري انجام اين تحقيقات در داخل کشور
نانوکامپوزيت‌هاي پليمري	نانوکامپوزيت‌هاي آلي- آلي (هسته- پوسته)؛ نانوکامپوزيت‌هاي معدني- آلي (نانوذره سيليکاتي)؛ پايش قيمت جهاني نانوساختارها براي توليد نانوکامپوزيت‌هاي محتمل مبتني بر آنها	فرصت بازاري بسيار بزرگ تهديد بازاري بسيار بزرگ (افت فوق‌العاده مصرف پلاستيک‌هاي معمولي و فلزات آهني) اثرات اقتصادي جانبي کاهش مصرف سوخت خودروها	مشارکت در تحقيق و توسعه يک مؤسسه يا دانشگاه پيشتاز در اين زمينه	مشخص‌بودن دورنماي تجاري؛ ضعف داخلي در امر توسعه فناوري؛ به‌روزبودن و داشتن آمادگي نسبت به تحولات اين عرصه؛ کاهش ريسک سرمايه‌گذاري

با وجود آن که ساخت کاتاليزورها، جزو صنعت پتروشيمي نيست، اما بايد پذيرفت که هيچ بخشي از صنعت به اندازه پتروشيمي از مزاياي نانوکاتاليزورها (به عنوان هسته اصلي اين صنعت) منتفع نمي‌شود.
مزاياي نانوکاتاليزورها واقعاً تکان دهنده است.
اگرچه عرصه تحقيق کاتاليزورها، عرصه‌اي گسترده و با ريسک بالا مي‌باشد، اما وسعت کار و تبعاً ريسک نانوکاتاليزورها (به عنوان بخش کوچکي از کل کاتاليزورها) کمتر است.
مدل‌سازي‌هاي نانومقياس باعث کاهش آزمايش‌هاي تجربي و به عبارتي سرمايه‌گذاري مي‌گردد.
در صورتي که تنها يک ماده نانوحفره‌اي منظم ساخته شود، از آن مي‌توان به عنوان پايه‌اي در ساخت انواع کاتاليزورها و فيلتراسيون‌هاي پيشرفته ديگر سود جست.
ارزش افزوده اين مواد بسيار بالاست و نيازمند واحدهاي توليدي خيلي بزرگي نمي‌باشند.
گلوگاه اين عرصه، بخش تحقيقات بنيادي است، که هم به‌راحتي در کشور ما قابل انجامند و هم گستره‌اي وسيع و غيرقابل پيش‌بيني دارد (بعيد نيست يک ابتکار ساده سبب پيشتازي پتروشيمي کشور در يک عرصه خاص شود).
صنعت پتروشيمي کشور اگرچه متولي تحقيقات نيست، ولي مي‌تواند به عنوان پيشران اين عرصه به خريد نتايج پژوهشي موفق اقدام کند. به عنوان مثال، اين صنعت مي‌تواند سالانه تعدادي جايزه به مقالات پژوهشي برتر در اين عرصه اعطا کند، تا پايه علمي کشور در اين عرصه در راستاي منافع پتروشيمي تقويت شود. واريز شدن اين وجوه سبب مي‌شود آزمايشگاه‌هاي تحقيقاتي شايسته به سکوهاي توسعه فناوري کشور تبديل شوند. طبيعي است که نتايج پژوهشي بسيار جذاب مي‌توانند با حمايت پتروشيمي وارد مرحله توسعه و ساخت پايلوت شوند (براي اطلاعات بيشتر ضميمه را ببينيد).
2. عرصه نانوکامپوزيت‌هاي پليمري
2-1. مقدمه
گذشته از هواپيماها، اکثر وزن ديگر وسايل نقليه را، مواد فلزي سنگيني همچون فولاد تشکيل مي‌دهند. گسترش صنعت خودروها و افزايش فزاينده مصرف سوخت، محرک صنايع خودروسازي براي سبک‌سازي خودروها بوده است. با اين وجود تاکنون جايگزين ارزان‌قيمتي براي فلزات آهني پيدا نشده بود. اخيراً توجه فوق‌العاده‌اي به سمت نانوکامپوزيت‌هاي پليمري صورت گرفته است، که عليرغم سبکي، از استحکام بالايي برخوردارند. در حال حاضر باتوجه به ارزاني قيمت، از نانوذرات سيليکاتي استفاده مي‌شود، ولي بعيد نيست که با کاهش قيمت‌هاي جهاني در چند سال ديگر، از عناصر قدرتمندتري همچون نانولوله‌هاي کربني در نانوکامپوزيت‌هاي پليمري استفاده شود.
ورود نانوکامپوزيت‌هاي قدرتمند به معناي افت شديد تقاضا براي فولاد و پلاستيک‌هاي معمولي است.
2-2. نحوه درگيري صنعت پتروشيمي در نانوکامپوزيت‌هاي پليمري
برخلاف نانوکاتاليزورها، نانوکامپوزيت‌ها عرصه‌اي کوچکتر و با دورنماي تجاري مشخص است، که به جاي فاز تحقيق، در حال گذراندن فاز توسعه خود مي‌باشند. با اين حال، کشور ما در امر توسعه معمولاً با کندي و ناکارايي مواجه بوده است. لذا بهترين کار به نظر ما، ريختن طرح شراکت با يک شرکت يا دانشگاه خارجي پيشتاز در اين زمينه است. بر اساس اين شراکت، هر دو طرف ايراني و خارجي مسئول تأمين بودجه و انجام تحقيق و توسعه در زمينه نانوکامپوزيت‌ها خواهند بود. اين امر سبب کاهش ريسک‌ سرمايه‌گذاري و پيشتازبودن در اين زمينه پژوهشي حياتي است (براي اطلاعات بيشتر ضميمه را ببينيد).

منبع:سایت نانو

کاربردهاي فناوري‌نانو در کشاورزي

          oliver 
            بازدید : 70
          شنبه 28 اسفند 1389
           نظرات (0)
        

1. مقدمه
در حال حاضر جمعيت دنيا در حدود شش ميليارد نفر است که 50 درصد آن در آسيا زندگي مي‌کنند. جمعيت زيادي از مردم کشورهاي‌ در حال توسعه، هر روزه به علت تأثيرات محيطي و يا بي‌ثباتي سياسي با مشکل مواد غذايي روبه‌رو هستند، در حالي که در کشورهاي توسعه يافته با مازاد مواد غذايي مواجه‌ هستند. در کشورهاي در حال توسعه تلاش مي‌شود تا فراورده‌هايي مقاوم در برابر آفات و خشکسالي پرورش داده شود تا برداشت محصول به بالاترين ميزان خود برسد صنايع غذايي در کشورهاي‌ توسعه يافته در راستاي تقاضاي مشتري - در حال حاضر تلاش در ارائه مواد خوراکي تازه‌تر و سالم‌تر حرکت مي‌کند. در چند سال اخير تقاضا براي مواد غذايي تازه تا 10 درصد افزايش داشته است.

امروزه توانايي فناوري‌نانو در دگرگوني بهداشت، نساجي، فناوري اطلاعات و ارتباطات، علم مواد و انرژي براي همگان واضح است. در حال حاضر بسياري از محصولات توليد شده با فناوري‌نانو در بازار موجود است که پوشش‌هاي ضد باکتري، لوسيون‌هاي شفاف ضد آفتاب، پارچه‌هاي ضد لک، رنگ‌هاي ضدخش براي خودرو و شيشه‌هاي خودپاک‌کن از آن جمله‌اند. کاربرد فناوري‌نانو در کشاورزي و صنايع غذايي، اولين بار در نقشه راه وزارت کشاورزي آمريکا در سپتامبر 2003 مورد بحث قرار گرفت.
2. فناوري‌نانو در کشاورزي
تصور اتحاديه اروپا از اقتصاد مبني بر دانش، بيشينه کردن پتانسيل فناوري زيستي براي سودبري بيشتر اقتصادي، اجتماعي و زيست‌محيطي اين اتحاديه است. چالش‌هاي جديدي در اين بخش وجود دارد که از آن جمله مي‌توان به افزايش تقاضا براي مواد غذايي سالم و مطمئن، تهديدهاي جدي براي محصولات کشاورزي و شيلات، کاهش خطر بيماري و الگوهاي متغير آب و هوايي اشاره کرد.
فناوري‌نانو با کمک ابزارهاي جديد، توانايي دگرگون سازي صنايع غذايي و کشاورزي را دارد و مي‌تواند از اين ابزارها براي تشخيص رفتارهاي مولکولي بيماري‌ها، کشف سريع بيماري و افزايش توانايي گياهان براي جذب مواد غذايي استفاده کند. همچنين در صنايع کشاورزي مي‌توان از حسگرها و سيستم‌هاي رسانش هوشمند براي مبارزه با ويروس‌ها و پاتوژن‌هاي محصولات کشاورزي بهره‌ جست.
در آينده نزديک با بهره‌گيري از کاتاليست‌هاي نانوساختار، افزايش کارايي آفت‌کش‌ها و علف‌کش‌ها، امکان کاهش حجم استفاده از اين مواد را خواهيم داشت.
2-1. کشاورزي دقيق
کشاورزي دقيق که همواره آرزويي ديرينه بوده است، کمک مي‌کند که بتوان با کمترين ورودي (کودها، آفت‌کش‌ها، علف‌کش‌ها و. . .) بيشترين خروجي (عملکرد محصولات) را به دست آورد؛ اين هدف با بررسي متغيرهاي‌ محيطي و عملکردهاي هدفمند قابل دستيابي است. در کشاورزي دقيق با استفاده از رايانه‌ها، سيستم‌هاي ماهواره‌اي مکان‌ياب جهاني (GPS) و دستگاه‌هاي حسگر کنترل از راه دور، مي‌توان در مورد کيفيت رشد محصولات کشاورزي، تشخيص دقيق طبيعت منطقه و مشکلات آن، تصميم صحيح گرفت. مي‌توان به گونه‌اي تنظيم کرد که اين کار علاوه بر کاهش هزينه، به کاهش ضايعات کشاورزي کمک کرده، آلودگي محيط زيست را به حداقل برساند. حسگرهاي کوچک و سيستم‌هاي کنترل و پايش که با کمک فناوري‌نانوساخته شده‌اند، مي‌توانند تأثير مهمي بر اين شيوه جديد کشاورزي داشته باشند.
يکي از نقش‌هاي اصلي ابزارهاي مبتني بر فناوري‌نانو، افزايش استفاده از حسگرهاي خودکاري است که براي کنترل‌ بلادرنگ به دستگاه‌هاي GPS متصل مي‌شوند. اين نانوحسگرها مي‌توانند در سراسر کشتزار پخش شده و شرايط خاک و رويش محصول را کنترل و تنظيم کنند. در حال حاضر از حسگرهاي بي‌سيم در بخش‌هاي خاصي از آمريکا و استراليا استفاده مي‌شود. استفاده از اين نوع شبکه‌هاي بي سيم تنها به مزارع مربوط نمي‌شود، به عنوان مثال مجله Forbes گزارش داده است که شرکتHoneywell (شرکت تحقيق و توسعه فناوري) براي کنترل فروشگاه‌هاي مواد خوراکي در مينسوتا نانوحسگرهايي را به کار گرفته است. استفاده از اين فناوري، مغازه‌داران را قادر به تشخيص مواد غذايي تاريخ گذشته مي‌کند. پيش‌بيني مي‌شود بازار جهاني حسگرهاي بي سيم تا سال 2010 به هفت ميليارد دلار برسد. اجتماع فناوري‌هاي نانو و بيو در حسگرها، ابزاري را خواهد ساخت که قادر به عکس العمل سريع در مقابل تغييرات محيطي باشد. به عنوان مثال:
با به کارگيري نانولوله‌ها يا نانوحامل‌ها مي‌توان نانوحسگرهايي ساخت که آنقدر کوچک هستند که مي‌توانند اندازه يک پروتئين و يا حتي مولکول‌هاي کوچک‌تر را محاسبه کنند.
مي‌توان نانوسطوح يا نانوذره‌هايي ساخت که قادرند در مقابل آلوده‌کننده‌هايي مثل باکتري‌ها، سيگنال الکتريکي و شيميايي توليد کنند.
ديگر نانوحسگرها با واکنش‌هاي آنزيمي يا به کمک درخت‌سان‌هايي که به مواد شيميايي و پروتئين‌هاي هدف متصل مي‌شوند، کار مي‌کنند.
با به‌کارگيري حسگرهاي هوشمند در اين شيوه کشاوزي، مي‌توان ميزان توليد را بالا برده، به کشاورزان در تصميم گيري بهتر کمک کرد.
2-2. سيستم‌هاي رسانش هوشمند
استفاده از آفت‌کش‌هاي حاوي د. د. ت به عنوان يکي از مؤثرترين و رايج‌ترين روش‌ها در نيمه دوم قرن بيستم افزايش يافت. بعدها مشخص شد که بسياري از اين آفت‌کش‌ها به شدت سمي هستند و سلامت انسان و حيوان و در نتيجه کل اکوسيستم را به مخاطره مي‌اندازند، بنابراين استفاده از آنها ممنوع شد. براي محافظت از عملکرد محصولات، سيستم‌هاي مديريتي يکپارچه مبارزه با آفات، توانست روش‌هاي سنتي چرخه محصول را با روش‌هاي کنترل بيولوژيکي آفات ترکيب کند. اين روش به سرعت رايج شد و در بسياري از کشورها از جمله هند و تونس به کار رفت.

در آينده مي‌توان براي هوشمند کردن کشاورزي، از ابزارهاي نانومقياس استفاده کرد. براي مثال اين ابزارها مي‌توانند در بحث سلامت گياه و تشخيص زودهنگام بيماري حتي پيش از رؤيت کشاورز مورد استفاده قرار گيرند. شايد اين ابزارها روزي قادر به واکنش صحيح در شرايط متفاوت بوده و عملکرد درماني مناسبي ارائه دهند. اين دسته از ابزارها مي‌توانند در شرايطي کنترل شده، مواد شيميايي را به بافت مورد نظر برسانند؛ درست به همان روشي که نانولوله‌ها در رسانش داروها در بدن انسان عمل مي‌کنند. پيشرفت نانوداروها موجب مي‌شود بتوانيم با دقتي بالا با انواع بيماري‌هاي حيوانات از قبيل سرطان مقابله کنيم، و با رسانش هدفمند به بافت‌هاي مشخص، موفقيت را تا حد زيادي افزايش دهيم.
فناوري‌هايي مانند کپسوله کردن و روش‌هاي آزادسازي کنترل شده، کاربرد علف‌‌کش‌ها و آفت‌‌کش‌ها را متحول کرده‌ است. بسياري از شرکت‌ها فرمول‌هايي ساخته‌اند که در آن از نانوذراتي با اندازه 100 تا250 نانومتر استفاده ‌مي‌کنند که در آب حل مي‌شوند و مؤثرتر از نمونه‌هاي موجود هستند. شرکت‌هاي ديگر از سوسپانسيون ذرات نانومقياس (نانوامولسيون‌ها) با پايه آبي يا روغني و شامل سوسپانسيون يکنواختي از نانوذره‌هاي علف‌کش و آفت‌کش در اندازه 200 تا 400 نانومتر استفاده مي‌کنند. اين مواد مي‌توانند به راحتي در قالب مواد مختلفي مانند ژل‌ها، کرم‌ها، مايع‌ها و. . . با هم ترکيب و براي محافظت و نگهداري از محصولات به کار گرفته شوند.
يکي از بزرگ‌ترين شرکت‌هاي فعال در مواد شيميايي کشاورزي، Syngenta است که از نانو امولسيون‌ها در محصولات آفت‌‌کش خود استفاده مي‌کند. يکي از محصولات موفق اين شرکت که تنظيم‌کننده رشد گياهان است، Primo MAXX نام دارد که اگر پيش از شروع تنش‌هايي مانند گرما، خشکسالي و بيماري استفاده شود، مي‌تواند ساختار فيزيکي چمن‌ها را قوي‌تر ساخته، در نتيجه گياه را در مقابل تغييرات محيطي در فصل رشد مقاوم ‌کند. محصول کپسوله ديگر اين شرکت، کنترل مهمي بر روي آفات اوليه و ثانويه کتان، برنج، بادام زميني و دانه‌هاي سويا اعمال مي‌کند. محصولي که تحت نام تجاري Karate ZEON در بازار موجود است، محصول ميکروکپسو‌له‌اي است که داراي ترکيبات فعالي از lambda-cyhalothrine (يک حشره‌کش شيميايي مبتني برساختار پيريترين طبيعي) است و در برخورد با برگ گياهان، شکسته و باز مي‌شود؛ بر خلاف محصولات کپسوله gutbuster که فقط هنگامي شکسته شده و محتويات آنها بيرون مي‌ريزد که در تماس با محيطي قليايي مانند معده حشراتي خاص قرار بگيرند.
دانشمندان حوزه‌هاي ديگر، در حال کار بر روي فناوري‌هاي مختلفي هستند تا کودها و آفت‌‌کش‌هايي را با سيستمي رسانشي توليد کنند که بتوانند به تغييرات محيطي پاسخ دهند. هدف اصلي، سازگارکردن اين محصولات با محيط است به نحوي که بتوانند مواد خود را تحت شرايطي کنترل شده (آرام يا سريع) در پاسخ به سيگنال‌هايي متفاوت مانند ميدان‌هاي مغناطيسي، گرما، امواج ماوراء صوت، رطوبت و. . . آزاد کنند.
همچنين هدف از تحقيقات جديد، ايجاد شرايطي است که گياهان بتوانند از آب، آفت‌کش‌ها و کودها بيشترين استفاده را برده، با کاهش مصرف آفت‌کش‌ها، و کمتر شدن آلودگي به کشاورزي پايدار دست يابيم. شرکت‌هاي کوچک در حال تشکيل اتحاديه‌اي هستند که از مهم‌ترين آنها مي‌توان بهLG, BASF, Honeywell, BayerMitsubishi و Dupont اشاره کرد؛ آنها درصددند تا 10 سال آينده دستگاه‌هاي کاملي براي کنترل و تنظيم سلامت گياه با استفاده از فناوري‌نانو توليد کنند.
2-3. پيشرفت‌هاي ديگر در حوزه کشاورزي با به‌کارگيري فناوري‌نانو
به موازات پيشرفت سيستم‌هاي کنترل، تنظيم شرايط محيطي، رسانش مواد غذايي و استفاده از آفت‌‌کش‌هاي مناسب، فناوري‌نانو توانسته درک ما را نسبت به بيولوژي محصولات کشاورزي و به تبع آن نسبت به ارزش مواد غذايي و محصولات کشاورزي افزايش دهد. همچنين اين فناوري مي‌تواند راه‌هايي براي بالا بردن ارزش محصولات کشاورزي و رفع مشکلات محيطي ارئه دهد.
توليد نانوذرات براي مصارف صنعتي از طريق پرورش گياهان در خاک‌هاي مشخص، يکي از اين نمونه‌هاست؛ به عنوان مثال، تحقيقات نشان داده‌ است که گياه يونجه در خاک غني از طلا، نانوذرات طلا را از طريق ريشه‌هايش جذب کرده و در بافت‌هايش جمع آوري مي‌کند. نانوذرات طلا را مي‌توان به روشي مکانيکي در زمان برداشت از گياه جدا کرد.
همچنين از فناوري‌نانو مي‌توان در تصفيه آب‌هاي زيرزميني بهره گرفت. شرکت آمريکايي Argonide در حال استفاده از نانوفيبرهاي اکسيد آلومينيوم با اندازه 2 نانومتر براي تصفيه آب است. فيلترهايي که از اين فيبرها ساخته شده‌اند، مي‌توانند ويروس‌ها، باکتري‌ها و کيست‌‌ها را از بين ببرند. پروژه‌‌هايي مشابه در مناطق ديگر دنيا مانند هند و آفريقاي جنوبي در حال انجام است و گروه شيميايي آلماني BASF، مبلغ 105 ميليون دلار از بودجه خود در تحقيقات فناوري‌نانو را به تصفيه آب اختصاص داده است. شرکت فرانسوي خدمات شهري Generale des Eaux در حال توسعه فناوري‌ نانوفيلتراسيون، با همکاري شرکت Dow Chemical است. همزمان شرکت آب فرانسه، در حال نصب و راه اندازي سيستم اولترافيلتراسيون، با سوراخ‌هايي به اندازه 0.1 ميکرون در يکي از کارخانجات خود در خارج از پاريس است.
در حالي که بعضي شرکت‌ها مشغول کار بر روي فيلتراسيون آب هستند، بقيه مانند Altairnano، به دنبال روش‌هايي براي پاکسازي آب مي‌باشند. توليدات اين شرکت شامل نانوذرات لانتانيوم است که فسفات را از محيط‌هاي آبي جذب مي‌کند. به‌کارگيري اين نانوذرات در حوضچه‌ها و استخرهاي شنا مي‌تواند به طور مؤثري فسفات موجود را از بين برده و در نتيجه از رشد جلبکها جلوگيري کند. اين شرکت انتظار دارد اين محصول بتواند سود تجاري را براي حوضچه‌هاي پرورش ماهي که هزينه زيادي براي از بين بردن جلبک‌ها صرف مي‌کنند دربر داشته باشد.

تحقيقات دانشگاه Lehigh آمريکا نشان مي‌دهد که نانوپودرها مي‌توانند به عنوان ابزاري مناسب براي پاک‌سازي خاک‌هاي آلوده و آب‌هاي زيرزميني مورد استفاده واقع شوند. شايد مشکل هزار ميليارد دلاري آب‌هاي زيرزميني آمريکا که داراي 150 هزار مخزن زيرزميني (اين منابع در منطقه ممنوعه‌اي واقع شده‌اند که داراي ضايعات خطرناک است) و تعداد زياد گورستان‌هاي زباله، معدن‌هاي ممنوعه و مناطق صنعتي است، با کمک اين نانوذرات حل شود. نانوذرات آهن موجب اکسيده و درهم شکستگي ترکيبات آلوده کننده - مانند تري‌کلرواتن، تتراکلريد کربن، ديوکسين‌ها و PCB‌ها- شده و آنها رابه ترکيبات کربني با درجه سميت بسيار پايين‌تر تبديل مي‌کند. تحقيقات ديگري در مرکز فناوري‌ نانوبيولوژيکي و زيست محيطي (CBEN) نشان داده است که ذرات نانومقياس اکسيد آهن در پاکسازي آب‌هاي زيرزميني از آرسنيک (چيزي که بر آب مصرفي بسياري از کشورهاي در حال توسعه تأثير دارد و براي آن راه حلي کاراتر از اين وجود ندارد) مؤثر هستند.
در شماره آينده به بيان تأثيرات فني و اقتصادي فناوري‌نانو بر صنايع غذايي خواهيم پرداخت.

منبع:سایت نانو

کاربردهاي فناوري‌نانو در صنعت مواد غذايي

          oliver 
            بازدید : 63
          شنبه 28 اسفند 1389
           نظرات (0)
        

مقدمه
برگزاري همايش‌‌هايي با موضوع فناوري‌نانو، راه‌اندازي کنسرسيوم‌هايي براي مواد غذايي بهتر و سالم‌تر، همچنين بالا بردن آگاهي مردم از طريق رسانه‌ها، مؤيد تأثيرگذاري فناوري‌نانو بر صنايع غذايي است. انواع کاربردهاي نانو در اين زمينه شامل بسته‌بندي‌هاي هوشمند، مواد نگهدارنده و مواد خوراکي تعاملي (interactive) است، که به مصرف‌کنندگان اجازه مي‌دهد موادغذايي را با توجه به ذائقه و نيازغذايي مورد نظرشان تغيير دهند.

بيشترغول‌هاي توليد کننده موادغذايي مانند Nestle,Kraft,Heinz و Unilever برنامه‌هاي تحقيقاتي مشخصي در اين زمينه دارند تا بتوانند سهم بازار خود را در دهه‌هاي آينده حفظ کنند. اين بدان معنا نيست که مواد غذايي به‌طور اتمي تغيير پيدا کنند و يا با نانوماشين‌ها توليد شوند، زيرا آرزوي توليد غذاهاي مولکولي با کمک نانو ماشين‌ها فعلاً عملي نيست.
با علم به قابليت‌هاي فناوري‌نانو اميد است، بتوان سيستم‌هاي فعلي فراوري مواد غذايي را تغيير داده، محصولاتي مطابق با فرهنگ تغذيه سالم به بازار عرضه كرد. محققان همچنين اميدوارند بتوانند با استفاده از مواد افزودني، کيفيت مواد غذايي و هضم و جذب غذا را در بدن افزايش دهند. اگر چه بعضي از اين اهداف دور از انتظار به نظر مي‌رسد، اما امروزه صنايع بسته بندي از فناوري‌نانو در محصولات خود کمک مي‌گيرند.

1. بسته‌بندي و سلامت مواد غذايي
پيشرفت در بسته بندي هوشمند براي افزايش عمر مفيد محصولات غذايي، هدف بسياري از شرکت‌هاست. اين سيستم‌هاي بسته‌بندي قادر خواهند بود پارگي‌ها و سوراخ‌هاي کوچک را با توجه به شرايط محيطي (مانند تغييرات دما و رطوبت) ترميم و مصرف کننده را از فساد ماده غذايي آگاه سازند. فناوري‌نانو مي‌تواند در مواردي مانند افزايش مقاومت به نفوذ در پوشش‌ها، افزايش ويژگي‌هاي ديواره (مکانيکي، حرارتي، شيميايي وميکروبي)، افزايش مقاومت در برابر گرما، گسترش ضد ميکروب‌هاي فعال و سطوح ضد قارچ کارساز باشد.
چشم اندازهاي مالي فناوري‌نانو، صنايع بسته‌بندي را پررونق نشان مي‌دهد. سهم بازار اين صنعت در حال حاضر حدود 1.1 ميليارد دلار است و پيش‌بيني‌ مي‌شود تا سال 2010 به 7.3 ميليارد دلار آمريکا برسد. با اين وجود، صنعت بسته‌بندي هوشمند از آنچه پيش‌بيني شده بود جلوتر رفته و نشانه‌هاي تکامل آن به خوبي پيداست. تحقيقات سازمان مالي Frost and Sullivan نشان داد که علاقه مشتريان به مواد غذايي سالم و تازه در بسته‌بندي‌هاي مناسب، موجب پيشرفت اين صنعت شده است. سازمان هاي زيادي وجود دارند که در زمينه سيستم‌هاي بسته‌بندي هوشمند فعاليت مي‌کنند، ازجمله شرکت توليدکننده مواد غذايي Kraft كه با همکاري دانشگاه راتگرز در حال فعاليت روي پروژه زبان الکترونيکي (electronic tongue) است تا آن را به بسته‌بندي‌ها اضافه کند. اين نوع بسته‌بندي شامل رشته‌اي از نانوحسگرهاست که نسبت به گازهايي که از مواد غذايي آزاد و موجب فساد آنها مي‌شوند، به شدت حساس بوده و تغيير رنگ مي‌دهند که اين تغيير رنگ، علامت واضحي از سلامت يا فساد ماده غذايي است.
شرکت Bayer Polymer کيسه‌اي پلاستيکي با نام Durethan KU2-2601 توليد کرده است که از محصولات موجود در بازار سبک تر و محکم تر است، همچنين مقاومت بيشتري در برابر گرما از خود نشان مي‌دهد. هدف اوليه از توليد پلاستيک‌هاي بسته‌بندي مواد غذايي، جلوگيري از خشک شدن محتويات آنها و محافظت در مقابل رطوبت و اکسيژن است. پوشش جديد غني از نانوذرات سيليکات است. اين نانوذرات تا حد زيادي از نفوذ اکسيژن، گازهاي ديگر و رطوبت جلوگيري مي‌کنند و فساد مواد غذايي را به تعويق ‌مي اندازند.
سازمان‌هاي ديگر به کمک فناوري‌نانو در حال يافتن راهي براي تشخيص فساد مواد غذايي هستند. به عنوان مثال شرکت AgroMicron، افشانه تشخيص دهنده نانوبيولومينسانس را ساخته که شامل پروتئين لومينسانت است. در اين طرح، افشانه سطح ميکروب‌هايي مانند Salmonella و E.coli را ‌پوشانده، و از خود نوري ساطع مي‌کند و به اين روش فساد مواد غذايي تشخيص داده مي‌شود. اين شرکت اميدوار است بتواند محصول مورد نظر را با نام BioMark وارد بازار کند. در حال حاضر اين شرکت در حال ساخت افشانه‌‌هايي با روش‌‌هاي جديد است تا بتواند از آنها در حمل و نقل دريايي استفاده کند.
در راهبرد مشابه، براي اطمينان از سلامت مواد غذايي، محققان اتحاديه اروپا در پروژه Good Food از نانوحسگرهاي قابل حمل براي يافتن مواد شيميايي مضر، پاتوژن‌ها و سم‌‌ها در مواد غذايي استفاده مي‌کنند.
با اين کار، ديگر نيازي به فرستادن نمونه‌هاي مواد غذايي به آزمايشگاه براي تشخيص سلامت و کيفيت محصولات در کشتزارها و کشتارگاه‌ها نيست. همچنين اين پروژه، در حال توسعه به کارگيري زيست تراشه‌هاي DNA براي کشف پاتوژن‌هاست. اين روش مي‌تواند در تشخيص باکتري‌هاي مضر و متفاوت موجود در گوشت يا ماهي و يا قارچ‌هاي ميوه مؤثر باشد. اين پروژه در نظر دارد با گسترش ميکروحسگرهاي رشته‌ا‌ي، بتواند آفت‌کش‌هاي ميوه و سبزيجات را به همان خوبي که شرايط محيطي کشتزارها را کنترل مي‌کند تشخيص دهد. اين نوآوري به نام حسگرهاي Good Food ناميده مي‌شود.
پروژه سرمايه‌گذاري شده اتحاديه اروپا به نام BioFinger که هدف آن، ساخت ابزارهاي ارزان با توان تشخيص آسان در سلامت محيط زيست است، فعاليت ديگري در زمينه آناليز مواد غذايي دارد. در ابزارهايي که از حامل (cantilever) استفاده مي‌کنند، روش بدين صورت است که تيرک (Tip) با ماده شيميايي پوشانده شده و در برخورد با مولکول‌هاي خاصي، سيگنال ايجاد مي‌کنند. BioFinger با استفاده از اين حامل‌ها که به يک ميکروتراشه متصل است کوچک‌تر و قابل حمل مي‌شود.
ارتش آمريکا در حال ساخت حسگرهاي فوق‌العاده‌اي‌ است که از آنها در مقابل حمله‌کننده‌ها به مواد غذايي استفاده مي‌شود. در سيستم هاي کنوني چندين روز طول مي‌کشد تا وجود پاتوژن‌ها در مواد غذايي تشخيص داده شود. تشخيص سريع پاتوژن‌ها به وسيله اين حسگرها به زودي باعث فراگير شدن اين فناوري در صنعت مواد غذايي خواهد شد.
محققان دانشگاه بُن در حال ساخت پوشش‌هاي دفع کننده آلودگي براي بسته‌بندي‌ها با استفاده از اثر لوتوس (نيلوفر آبي) (قطره آب از سطح برگ‌هاي نيلوفر آبي مي‌لغزد و در نتيجه هرم‌هاي موم مانند نانومقياس، سطح برگ را مي‌پوشاند) هستند. کشتارگاه‌ها و محل‌هاي فرآوري گوشت نيز مي‌توانند از اين فناوري استفاده کنند. گروه تحقيقاتي دانشگاه انگليسي ليدز دريافتند که نانوذرات اکسيد منيزيم و اکسيد روي باعث از بين بردن ميکروارگانيزم‌ها مي‌شوند. استفاده از اين مواد بسيار ارزان‌تر از نانوذرات نقره است و مي‌توانند کاربرد زيادي در بسته‌بندي مواد غذايي داشته باشند. فناوري شناخت فرکانس‌هاي راديويي (RFID) در بيش از 50 سال پيش توسعه يافت، ولي امروزه اين فناوري راه خود را براي کنترل مواد غذايي در مغازه‌ها پيدا کرده است. در اين فناوري با استفاده از ميکروپردازشگر‌ها مي‌توان داده‌ها را به گيرنده‌هاي بي‌سيم ارسال کرد. امروزه مي‌توان از اين روش براي کنترل اقلام غذايي از انبار تا دست مصرف‌کننده بهره گرفت. برخلاف بارکدها که نياز به اسکن دستي و خواندن يک به يک دارند، برچسب‌هاي RFID نيازي به خوانده شدن خطي نداشته و امکان خواندن تعداد زيادي از آنها در يک ثانيه وجود دارد. فروشگاه‌هاي زنجيره‌اي مانند Wal Mart، Home Depot گروه Metro و Tsco در حال آزمايش اين فناوري هستند. ضعف اصلي اين روش، افزايش هزينه توليد است که نتيجه ساخت سيليکوني آن مي‌باشد. با ترکيب فناوري‌نانو و الکترونيک (نانوترونيک) اين برچسب‌ها ارزان‌تر و کاراتر شده، همچنين پياده‌سازي آنها آسان‌تر مي‌شود.
گروهي از دانشمندان شمال اروپا، کنسرسيوم نانوغذايي را با هدف توسعه کاربردهاي فناوري‌نانو دراين صنعت و با تأکيد بر مواد غذايي سالم و مطمئن تشکيل داده‌اند. اين مجمع، متشکل از شرکت‌هاي Arla Foods, Danisco A/S, Ar hus United A/S, Danish Crown amba و مرکز ميان رشته‌اي نانوعلوم است.
با تأکيد بر فراهم آوردن مواد غذايي سالم براي مشتريان، اولويت‌هاي اين کنسرسيوم عبارت از توسعه حسگرهايي که قادر به تشخيص سريع سم در ترکيبات و يا باکتري‌هاي مضر در نمونه‌هاي غذايي باشند، گسترش سطوح ضد باکتري براي ماشين‌هايي که در توليد مواد غذايي به‌کار مي‌روند، گسترش ساخت پوشش‌هاي محکم‌تر و ارزان‌تر، توليد مواد غذايي با ترکيبات خوراکي سالم‌تر مي‌باشد.
تحقيقات مرکز دانمارک در بخش پژوهش‌هاي پيشرفته غذايي (LMC) که از همبستگي مؤسسات دانمارکي فعال در زمينه علوم غذايي تشکيل شده‌اند، برنامه‌هاي خود را در چارچوب هفتمين برنامه خود به صورت زير اعلام مي‌دارد:
درک پايه‌اي از مواد غذايي و تغذيه حيوانات براي نوآوري هوشمند؛
سيستم‌هاي زيست‌شناسي در تحقيقات غذايي؛
بازنگري زيستي در بخش محصولات غذايي؛
پيشرفت‌هاي فناوري؛
علم مواد خوراکي؛
نوآوري‌هايي بر اساس نياز مشتري و ارتباطات غذايي.
آنها معتقدند تمرکز روي اين برنامه‌ها مي‌تواند موجب دستيابي کامل و چند جانبه در تحقيقات و توسعه مواد غذايي در اروپا شود. همچنين اميدوارند از نانوموادي با ويژگي‌هاي کاربردي به منظور استفاده در نانوحسگرها و فناوري ‌نانوسيالات در صنايع غذايي استفاده کنند. پيشرفت در مواد بسته‌بندي هوشمند، امکان کنترل شرايط محصولات در طول حمل و نقل و استفاده از روش‌هاي بسته‌بندي مبتني بر زيست‌شناسي را براي ما مهيا مي‌سازد.
2. فراوري مواد غذايي
فناوري‌نانو علاوه بر بسته‌بندي، تأثير زيادي روي گسترش مواد غذايي کاربردي و تعاملي دارد؛ موادي که به نيازهاي بدن پاسخ داده، مي‌توانند در رسانش مواد غذايي مؤثر باشند. گروه‌هاي تحقيقاتي مختلفي در حال کار روي ساخت مواد غذايي جديد بر اساس تقاضا هستند. اين مواد به صورت غير فعال در بدن باقي مي‌مانند و مواد غذايي را در صورت نياز به سلول‌ها مي‌رسانند. عنصر کليدي اين بخش، توسعه نانوکپسول‌هايي است که با استفاده از آنها در مواد غذايي مي‌توان کار رسانش را به خوبي انجام داد. از پيشرفت‌هاي ديگر در فرآوري مواد غذايي، افزودن نانوذرات به مواد خوراکي براي افزايش جذب آنها در بدن است.
يکي از بهترين نانوايي‌ها در غرب استراليا در استفاده از نانوکپسول‌هايي که شامل روغن ماهي تن (منبع غني از اسيدهاي چرب امگا 3) بوده‌اند؛ موفق بوده است. اين مرکز از نانوکپسول‌ها در پرفروش‌ترين نوع نان خود به نامtip-top استفاده مي‌کند و اين ذرات فقط هنگامي باز و شکسته مي‌شوند که وارد معده شوند، به اين ترتيب از مزه ناخوشايند روغن ماهي جلوگيري مي‌شود.
شرکت Nutralease در رژيم اشغالگر قدس، از فناوري ساختارهاي مايع خودآراي نانومقياس (NSSL) براي رسانش مواد غذايي استفاده مي‌کند. اين ذرات به شکل مايسل (کره‌هاي توخالي که از چربي ساخته شده و درون آن آب است) با قطر حدود 30 نانومتر هستند. مواد خوراکي يا nutraceuticals داراي آب دروني هستند و مي‌توانند براي حمل موادي مانند ليکوپن، بتا-کاروتن، لوتين، فيتوسترول ها، CoQ10 و DHA/EPA مورد استفاده قرار بگيرند. اين ذرات به ترکيبات اجازه مي‌دهند که به راحتي از طريق معده وارد رگ‌هاي خوني شوند. بنابراين دسترسي زيستي آنها افزايش مي‌يابد. اين فناوري را در حال حاضر کارخانجات Shemen براي رسانش روغن فعال Canola وارد بازار كرده‌اند. اين شرکت ادعا مي‌کند مي‌تواند جذب کلسترول را در کيسه صفرا تا 14 درصد کاهش ‌دهد.
تعدادي از شرکت‌هاي شيميايي در حال تحقيق روي افزودني‌هايي هستند که بدن به راحتي قادر به جذب آنهاست و مي‌توانند عمر مفيد محصولات را افزايش دهند. سازمان بين‌المللي علوم رسانش زيستي در حال توسعه نانوحلزون‌هايي با ذرات پيچشي 50 نانومتري است که مي‌تواند در رسانش موادي مانند ويتامين‌ها، ليکوپن و اسيدهاي چرب امگا3 به سلول‌ها به کار گرفته شود، بدون اينکه در مزه و رنگ مواد غذايي تأثير داشته باشد.
صنايع غذايي Kraft، گروهي محقق از 15 دانشگاه مختلف را تشکيل داده است تا با کمک فناوري‌نانو در مورد غذاها تحقيق کند. اين مورد به مصرف‌کنندگان اجازه مي‌دهد تا بين رنگ‌ها و طعم‌هاي مختلف انتخاب کنند. اين مجمع همچنين روي توسعه مواد غذايي هوشمند با کمک نانوحسگرها، که باعث آزاد سازي تدريجي موادغذايي مي‌شود فعاليت مي‌کند. اين نانوکپسول‌ها با مواد غذايي ترکيب مي‌شوند ولي تا زمان مناسب، غير فعال باقي مي‌مانند. تمامي پيشرفت‌هاي جديد موجب مي‌شود مفهوم موادغذايي کامل به واقعيت نزديک شود و انتظار مي‌رود تا فوايد ديگري در زمينه انرژي، عملکردهاي تشخيصي، کاربردهاي ايمني بهتر و توسعه محصولات ضد پيري براي مصرف‌کنندگان وجود داشته باشد.
امروزه از فناوري‌نانو در صنايع آرايشي مانند ساخت کرم‌هاي شفاف استفاده مي‌شود. شرکت Royal BodyCare، که از فناوري‌نانو علوم غذايي استفاده مي‌کند محصول جديدي با نام NanoCeuticals را وارد بازار کرده، که امولسيوني از ذرات با قطر کمتر از 5 نانومتر است. اين شرکت ادعا مي‌کند اين محصول، راديکال‌هاي آزاد را جمع آوري کرده، آب رساني را بالا برده و pH بدن را تنظيم مي‌کند. اين شرکت همچنين در حال توسعه نانوخوشه‌‌ها و پودرهاي نانومقياسي است که با مکمل‌هاي غذايي ترکيب مي‌شوند و هنگام مصرف، قدرت جذب مواد غذايي را در بدن افزايش مي‌دهند.
شرکت‌هاي مواد غذايي و آرايشي در همکاري با يکديگر به دنبال سازوكاري جديد براي رسانش ويتامين‌ها و جذب مستقيم آنها از پوست هستند. به عنوان مثال شرکت Nestle که 49 درصد از سهام شرکت LOreal را داراست در حال ساخت کرم ضدآفتاب شفافي است که ويتامين E را مستقيم به پوست مي‌رساند. هدف، ساخت کرمي است که به وسيله پوست جذب شده و ويتامين E را به آرامي آزاد کند، به‌علاوه داراي ماده محافظ UV نيز باشد. در حال حاضرکرم‌هاي شفاف ضد UV در بازار موجود است و LOreal انتظار دارد اين کرم با کاربردهاي بيشتري بازار را در برگيرد.
رقيبان ديگر مانند Estee Lauder در حال ساخت فرمول‌هاي ضد پيري هستند که از نانوذرات تشکيل شده‌است. شرکت آمريکايي Oilfresh محصول نانوسراميکي جديدي وارد بازار کرده که مصرف روغن را در رستوران‌ها و غذاهاي آماده به نصف کاهش مي‌دهد. در نتيجه اين تغيير بزرگ، از اکسيد شدن محصولات به دليل چربي‌هاي درون روغن جلوگيري مي‌شود. مورد ديگر اين است که روغن سريع‌تر داغ شده و انرژي مورد نياز براي پخت کاهش مي‌يابد.
اخيراً دانشگاه واخنينگن در هلند مرکز تحقيقاتي را تأسيس کرده که در حال کار روي کاربرد فناوري‌نانو در صنايع غذايي است. مرکز بيوفناوري واخنينگن روي موضوعات مختلفي ازجمله تشخيص کيفيت و سلامت غذا، پوشش‌دار کردن و رسانش مواد غذايي، ميکرو و نانو ابزارهايي براي پردازش‌هاي شيميايي و فيزيکي، زيست شناسي شيميايي، نانو سم شناسي؛ بررسي فناوري و علم مشتري متمرکز شده است.
شرکت آلماني Aquanova در حال توسعه فناوري جديدي است که در آن دو ماده فعال را با هم ترکيب کرده و در کاهش چربي از طريق نانوحامل‌ها (کره‌هاي تو خالي با قطر 30 نانومتر) استفاده مي‌کند. اين نوآوري مي‌تواند دستيابي جديدي در کنترل وزن باشد. شرکت NovaSOL Sustain از CoQ10 براي کاهش چربي اسيدهاي alpha-lipoic براي رفع گرسنگي استفاده مي‌کند. همچنين اين فناوري براي توليد ويتامين‌هايي مانند SoluE که از دسته ويتامين‌هاي E است و همچنين SoluC که از دسته ويتامين‌هاي C است استفاده مي‌شود.
در يک راهبرد متفاوت، شرکت Unilever در حال توليد بستني‌هاي کم چرب با کاهش ذرات امولسيون است. با اين عمل اميد است که استفاده از اين ذرات، ميزان چربي را تا 16 درصد کاهش دهد. مرکز بين‌المللي Woodrow Wilson، مؤسسه بورس تحصيلي در آمريکا، پايگاه داده‌اي از مشتريان بازار فناوري‌نانو تشکيل داده و به‌زودي 15 مورد را که ارتباط مستقيم با صنايع غذايي دارند اعلام مي‌کند. اين فهرست شامل nanocetical هاي توليدي شرکت RBC، Life Science و روغن فعال Canola ي صنايع Shemen و نانوذرات نقره استفاده شده در يخچال‌هاي شرکتLG مي باشد.
3. جمع بندي
امروزه بسياري از کشورهاي جهان به توانايي فناوري‌نانو در صنايع غذايي پي برده‌اند‌‌و در حال سرمايه‌گذاري قابل‌توجهي در اين راه هستند. مؤسسه استاندارد مواد‌غذايي انگلستان (FSA) تحقيقاتي براي دستيابي به توانايي استفاده از فناوري‌نانو در غذا و مشخصاً بسته‌بندي موادغذايي ترتيب داده‌است. همزمان دولت اين کشور نيز بودجه بيشتري براي تحقيق و توسعه در زمينه غذاهاي کاربردي، سيستم‌هاي رسانش موادغذايي و شيوه‌هاي بهينه‌سازي ظاهر غذا مانند رنگ، مزه و غلظت در نظرگرفته است.
با افزايش تأثيرات فناوري‌نانو بر صنايع‌غذايي و ورود اين محصولات به بازار مصرف، اهميت سلامت اين دسته از مواد‌غذايي بيشتر مطرح مي‌شود. اين نياز، پذيرش فناوري‌نانو را در کاربردهاي حسي، قوي‌تر خواهد کرد، و از همين راه مي‌توان به سلامت مواد‌غذايي پي برد. مانند نوعي فناوري که نزديک بودن تاريخ انقضاي مواد‌غذايي را به خريداران و فروشندگان هشدار مي‌دهد. پوشش‌هاي ضد‌ميکروبي جديد و کيف‌هاي پلاستيکي دفع‌کننده آلودگي، پيشرفت‌ چشمگيري در اطمينان از سلامت و امنيت غذاهاي بسته‌بندي داشته‌اند. اگرچه توجه زيادي به کاربرد فناوري‌نانو در صنايع‌غذايي و محصولات موجود در بازار شده‌است، اما هنوز هم توانايي‌هاي استخراج نشده بسياري مانند آنچه قبلاً در بحث دستکاري ژنتيکي عنوان شد وجود دارد.
مؤسسه علوم و فناوري غذايي انگلستان، در گزارشي نشان داده است كه داده‌هاي مطمئن بيشتري مورد نياز است تا بتوان نانوذرات را به مواد غذايي اضافه کرد. اين گزارش اشاره مي‌کند که قوانين جاري، شرکت‌ها را براي برچسب‌زدن روي اقلامي که شامل نانوذرات است مجبور نمي‌کند، بنابراين بعيد است مشتريان بتوانند از وجود اين مواد در اقلام غذايي مطلع شوند. گفته مي‌شود براي ارزيابي سلامت اين دسته از مواد غذايي بايد به تأثيرات اندازه ذرات در کنار نوع ترکيبات توجه شود.
گروه ETC همچنين برخي شركت‌هاي مهم و دانشگاه‌هاي فعال را به تلاش براي به انحصار درآوردن غذاهاي جديد (از طريق ثبت اختراع) متهم كرده است؛ زيرا اين كار مي‌تواند براي بسياري از شركت‌هاي مبتكر در كشورهاي در حال توسعه، مانع ايجاد كند.

سرانجام روزي خواهد رسيد که موادغذايي را از ترکيبات اتمي و مولکولي بسازيم که در اصطلاح به آن توليد مواد غذايي مولکولي گفته مي‌شود. امروزه برخي گروه‌هاي تحقيقاتي در حال بررسي اين زمينه هستند، ولي هنوز با روش بالا به پايين، استفاده از سلول‌ها بيش از مولکول‌هاست. اگر‌چه استفاده کاربردي از اين فناوري در آينده دور امکان‌پذير است، اما انتظار مي‌رود اين پيشرفت بتواند راه را براي گسترش پردازش محصولات غذايي مؤثرتر و ماندگارتر باز کند که در اين صورت مواد خام کمتري مصرف شده و غذاهايي با کيفيت بالاتر به دست مي‌آيد.

منبع:سایت نانو

نانوغذاهاي ايمن و بي‌خطر

          oliver 
            بازدید : 57
          شنبه 28 اسفند 1389
           نظرات (0)
        

در طي چند سال اخير فناوري‌نانو به عنوان جزء مهمي از صنعت غذا تبديل شده است. شرکت‌هاي مطرح در صنايع غذايي به تحقيق و توسعه در اين زمينه پرداخته‌اند و انتظار مي‌رود اولين موج محصولات در آينده نزديک به بازار وارد شود. البته اين تنها شروع است و يقيناً فناوري‌نانو در اين عرصه راهي طولاني در پيش خواهد داشت.

بنابر يک پيش بيني اقتصادي به وسيله تحليل گران، بازار نانوغذاها از 6.2 ميليارد دلار فعلي به 7 ميليارد دلار در سال آينده و به 4.20 ميليارد دلار در سال 2010 خواهد رسيد .
فناوري‌نانو مي‌تواند در خط توليد به منظور ايجاد ريزحسگرها و ماشين‌هاي تشخيص به‌کار رود و توليد غذاهاي فاقد آلودگي را تضمين کند. اين نانوابزارها در تشخيص ميکروب‌هاي مضر و تعيين زمان ماندگاري محصول نيز کاربرد دارند و به مديران در اتخاذ تصميمات راهبردي مانند انتخاب بهترين روش حمل و نقل و انبار محصولات کمک مي‌کنند. به گفته کامپرز، مدير برنامه بيو فناوري‌نانو در دانشگاه واخنينگن، استفاده از فناوري‌نانو به منظور تضمين کيفيت فرآورده‌هاي غذايي، يقيناً به نفع مصرف‌کننده است؛ البته نانوحسگرها و تشخيص‌دهنده‌هاي روبوتيک فعلاً فقط در مراکز تحقيقات به‌کار مي‌روند، اما پيش‌بيني مي‌شود اولين سري اين ماشين‌ها در طي 4 سال آينده در محصولات غذايي ظاهر ‌شوند .
در حال حاضر شرکت‌‌هاي زيادي مانند Nestle، Food،Hershey، Keystone و Unilever مشغول كار روي نانوغذاها هستند.
گزارش شده است Nestle و Unilever امولوسيون‌هايي از نانوذرات را کشف کرده‌اند که باعث يکنواخت‌تر شدن بافت غذا شده، و مي‌توان در توليد محصولاتي مانند بستني از آنها استفاده كرد. ديگر پروژه‌هاي اين شرکت، کار روي نانوکپسول‌هايي حاوي غذاهاي غني شده است که مواد مغذي و آنتي اکسيدانت‌ها را به تدريج به بخش‌هاي خاصي از بدن تحويل مي‌دهند. اين فناوري موادغذايي قديمي را به ذراتي در ابعاد نانو تبديل مي‌کند که در داخل بدن رها شده و به خوبي جذب مي‌شوند. اين فناوري در غذاهاي جديد کاربرد زيادي خواهد داشت.
يکي ديگر از شرکت‌هاي پيشگام در توسعه نانوغذاها، شرکت Kraft است که با تأسيس کنسرسيوم نانوتک (Nanotek) در سال 2000 اولين گام‌هاي ورود فناوري‌نانو به صنعت غذا را برداشت. اين کنسرسيوم مجموعه‌اي از 15 دانشگاه و آزمايشگاه‌هاي تحقيقاتي ملي است و بيشتر در زمينه تهيه انواع غذاهاي تعاملي و فرآورده‌هاي نوشيدني فعاليت مي‌کند که با ذائقه‌ و نيازهاي فردي مصرف کننده سازگار باشد و دامنه وسيعي، از نوشيدني‌هاي تغيير رنگ‌دهنده تا غذاهاي جديد سازگار با حساسيت مصرف‌کننده (يا نيازهاي تغذيه‌اي او) را در برمي‌گيرد. فعاليت ديگر اين شرکت، تهيه نانوفيلترهايي است که مولکول‌ها را بيشتر بر اساس شکل و نه بر حسب اندازه غربال مي‌كنند، و اين مسئله تفكيك اجزاي خاصي از يک فرآوده، حتي در دست مصرف کننده را امكان‌پذير مي‌سازد.
از ديگر اهداف اين شرکت، کار روي بسته‌بندي‌هاي هوشمند غذايي است. از نانوحسگرهايي که به رهايش مواد شيميايي ناشي از فساد غذاها حساس هستند مي‌توان در بسته‌بندي‌هاي هوشمند استفاده كرد، تا به محض شروع خراب شدن غذا، رنگ بسته‌بندي تغييرکرده، به مشتري هشدار مي‌دهد. اين سيستم به مراتب دقيق‌تر و مطمئن‌تر از فروش با تاريخ مصرف است .
يکي ديگر از شركت‌‌هاي فعال در زمينه نانوغذا، NutraLease است که روي فناوري غذاهاي غني شده تحقيق کرده و جهت افزايش رهايش زيستي (Biodelivery) مواد غذايي، از نانوکپسول‌ها استفاده مي‌کند. اين فناوري در نوعي روغن آشپزي به‌کار برده شده است که از استرول‌هاي گياهي به منظور کاهش جذب کلسترول و کاهش خطر بيماري‌هاي قلبي استفاده مي‌کند. بر اساس گزارشي اين فرآورده باعث کاهش حدود 14درصد ازميزان کلسترول LDL مي‌شود.
شركت Oil Fresh از اجزاي نانوسراميکي در تهيه ماهي‌تابه‌هاي رستوران‌ها استفاده مي‌کند که باعث کاهش زمان سرخ کردن و مصرف روغن مي‌شود. استفاده از اين فرآورده به رستوران‌ها اجازه مي‌دهد که از روغن‌هاي گياهي به جاي روغن‌هاي هيدروژنه استفاده کنند و در نتيجه ميزان چربي‌هاي ترانس کاهش يافته و غذاهاي سالم‌تري به دست مي‌آيد.
شركت ديگري به نام Voridian از ترکيباتImpern نانوکامپوزيت ها در ساخت بطري‌هاي پلاستيکي نوشيدني‌ها استفاده کرده است. Impern نوعي پلاستيک است که با نانوذرات خاک رس آميخته و پلاستيک‌هايي به سختي شيشه ولي محکم‌تر را به وجود آورده است، که نسبت به شيشه شکنندگي کمتري دارند. لايه نانوذرات به‌گونه‌اي طراحي شده‌ که فرار مولکول‌هاي دي‌اکسيدکربن از نوشيدني و نفوذ مولکول‌هاي اکسيژن به درون نوشيدني جلوگيري كرده، در نتيجه باعث حفظ تازگي و افزايش زمان ماندگاري محصول مي‌شود.
يکي ديگر از شرکت‌هاي فعال در اين زمينه Nanocor است. اين شرکت مهم‌ترين توليدکننده نانوکامپوزيت هاي پلاستيکي است. اين پلاستيک‌ها ويژگي‌هاي ويژه‌اي از جمله ايجاد مانع بهتر براي جريان اکسيژن و دي‌اکسيدکربن دارد، که منجر به افزايش زمان نگهداري محصولات نانوکامپوزيت پلاستيک مقاوم مي‌شود. همچنين اين پلاستيک‌ها از پخش بو جلوگيري کرده، مانع جذب طعم يا ويتامين‌هاي موجود در غذا به وسيله بسته‌بندي مي‌شوند. به طور کلي طراحي مولکولي اين پلاستيک‌ها به‌گونه‌اي است که مقاومت محصولات را در برابر آتش و ثبات ساختار آنها را در برابر حرارت بهبود مي‌بخشد. به عنوان مثال اين مواد در سبدهايي براي جوشاندن مواد غذايي و بسته‌بندي‌هايي براي استفاده در مايکروويو کاربرد دارد. نانوکامپوزيت‌هاي پلاستيکي در بسته‌بند‌ي هاي جديد مواد غذايي نيز قابل استفاده هستند .
از ديگر محصولات کليدي، حسگرهاي بويايي الکترونيکي (بيني الکترونيکي) و هم خانواده جديدتر آنها حسگرهاي چشايي الکترونيکي (زبان الکترونيکي) هستند. اين وسايل از زبان و بيني انسان تقليد مي‌کنند با اين تفاوت كه نسبت به طعم‌ها و بوهاي ناچيز حساسيت بيشتري دارند.
بيني الکترونيکي آرايه‌اي از حسگرهاي گازي در مقياس نانو است و سطح بالاي نانوذرات اجازه عبور بيشترين گاز ممکن از روي آنها را مي‌دهد. اين فناوري به همراه فناوري تشخيص الگويي، امکان ايجاد يک اثر انگشت ديجيتالي از هر بوي خاص را فراهم مي‌کند. اين محصولات در آزمايشگاه‌هايي از جمله NASA براي تشخيص مواد شيميايي در حد ناچيز استفاده شده‌اند؛ اما در حال حاضر در صنايع غذايي جهت کنترل بهترين سطح توليد شده غذاها به‌کار مي‌روند. اين محصولات همچنين در جهت تشخيص آلاينده‌ها و تجزيه‌ کيفي و کلي‌ غذا مؤثر هستند.
در حال حاضر بعضي شركت‌ها نوعي زبان الکترونيکي را به كار مي‌برند که شامل آرايه‌اي از حسگرهاي مايع (الکترودهاي پوشش داده شده با پليمرهاي هادي) به همراه فناوري تشخيص الگويي است كه قادر به تشخيص طعم‌هاي ويژه از هم مي‌باشد. از کاربردهاي مهم اين زبان، آزمون چشايي نوشيدني‌ها مانند آب ميوه‌ها، شير، قهوه، آب معدني و نوشابه‌ها و همچنين توانايي چشيدن مواد شميايي در حد PPT است و هزينه توليد آن در حدود 50 سنت مي‌باشد. يقيناً اين زبان نقش حياتي خود را در مطالعات غذايي پيدا خواهد کرد. حسگر چشايي، در بسته‌بندي گوشت قادر به تشخيص اولين نشانه‌هاي فساد مواد غذايي بوده و با تغيير رنگ، فساد ماده غذايي را هشدار مي‌دهد.
نوع ديگر فناوري حسگرها، نانوبارکدها هستند که به وسيله شرکت Nanoplex Technologies توليد شده‌اند. نانوبارکدها مدل مولکولي بارکدهاي سنتي است و شامل نانوذرات فلزي مي‌باشند که اثر انگشت شيميايي قابل شناسايي و خاصي دارند و مي‌توانند از طريق يک ماشين (احتمالاً يک لامپ UV يا ميکروسکوپ نوري) تشخيص داده شوند. اين نوع بارکدها مي‌توانند براي حفاظت مارک و ارزيابي غذاهايي که در حالت عادي نمي‌شود بارکدهاي سنتي را روي آنها چسباند، استفاده شود. آنها همچنين براي تشخيص پاتوژن‌ها در غذا مانند E. coli مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در حقيقت تشخيص پاتوژن‌ها از ديگر اهداف اصلي فناوري‌نانو در صنايع غذايي است.
هانگ نيز روي نانو حسگرهاي زيست‌شناسانه کار کرده است. اين حسگرها قادرند مقادير اندک پاتوژن‌ها در غذا را تشخيص دهند. همچنين امكان استفاده از آنها در مراکز نگهداري و حمل و نقل غذا به منظور کنترل دقيق در مقياس مولکولي وجود دارد. وي همچنين روي غذاهايي که ”عملکردي“ ناميده مي‌شوند کار کرده و نقش مواد مغذي که موجب سلامت و مانع از بيماري‌ مي‌شوند را کشف کرده است.
هانگ مي‌گويد:«بسياري از غذا‌ها به صورت ذاتي قادر به جلوگيري از بيماري‌ها هستند مثل چاي سبز، هسته انگور و زنجبيل؛ اما مسئله اين است که مصرف مستقيم اين غذاها فايده‌اي براي بدن نداشته و بدن نيز به سختي آنها را جذب مي‌كند؛ بنابراين به يک سيستم تحويل نياز داريم که دسترسي زيستي آنها را افزايش دهد.«
او به خصوص به جلوگيري از ديابت و چاقي علاقه‌مند است و اين سؤال را مطرح مي‌کند که چطور مي‌توان از غذاهايي مانند بستني و شکلات‌هاي خوش طعم استفاده کرد به صورتي که موجب چاقي نشوند؟
در جواب بايد گفت استفاده از مواد فيبري و کربوهيدرات‌ها به جاي چربي مي‌تواند به حل اين مسئله کمک کند و براي ديابت نيز بايد جايگزين‌هاي بهتري را براي شکر پيدا کرد.
اگر هانگ يا ديگران بتوانند موفق به ايجاد غذاهايي خوش طعم ولي حاوي مواد جايگزين چربي شوند و يا با به‌کارگيري نانوذرات مانع از جذب و ذخيره‌سازي چربي و کالري به‌وسيله بدن گردند، هدف نهايي را در غذا به دست آورده‌اند.
هانگ مي‌گويد:»شركت‌‌هاي زيادي درباره غذايي که شما را سير کند ولي تأثيري روي وزن نداشته باشد، تحقيق مي‌کنند ولي به دليل توافق‌هاي محرمانه هنوز جزئيات فاش نشده است « .
گرچه دسترسي به اين فناوري جديد آسان است، اما به دليل گران بودن محصولات، ورود آن به بازار به اين سرعت امکان‌پذير نيست. البته اين مشکلات قابل حل هستند و به زودي شاهد هجوم فرآورده‌هاي فناوري‌نانو از فرآورده‌هايي مؤثر براي ايمني و سلامت گرفته تا غذاهاي قابل برنامه ريزي و مطابق با سليقه افراد، به صنعت غذا خواهيم بودکه نتايج شگفت‌آوري را در بر خواهند داشت، فقط بايد اميدوار باشيم که يک ترس عمومي مانع از موج ابداع نشود همان‌گونه که براي غذاهاي اصلاح شده ژنتيکي اين اتفاق افتاد.
جمع‌بندي:
در طي سه سال گذشته، تأثير عميق فناوري‌نانو در صنايع غذايي و بسته‌بندي به اثبات رسيده است. اکنون بيش از 300 فرآورده نانوغذايي در بازارهاي جهاني موجود است. اين موفقيت شگفت انگيز، منجر به سرمايه‌گذاري‌هاي هنگفتي در زمينه R&D در نانوغذا شده است. امروزه فناوري‌نانو يک شايعه پوچ نيست، بلکه حقيقتي لازم الاجرا در صنايع غذايي است و هر شركتي که بخواهد در صنايع غذايي پيشگام باشد، بايد کار با فناوري‌نانو را سريعاً شروع کند .
در حال حاضر بيش از 400 شركت در سراسر دنيا در امر تحقيق، توسعه و توليد نانوغذاها فعاليت مي‌کنندكه در صدر آنها، ايالات متحده امريکا، ژاپن و چين قرار دارند. تا سال 2010، آسيا با 50 درصد جمعيت دنيا، به بزرگ‌ترين بازار نانوغذا تبديل مي‌شود و چين نيز در موقعيت پيشگام قرار خواهد داشت .
پيشرفت بيشتر در رمزگشايي DNA و آناليز آن، صنايع را قادر به پيش‌بيني، کنترل و بهبود محصولات کشاورزي مي‌کند. تلفيق اين فناوري با فناوري دستکاري مولکول‌ها و اتم‌هاي غذا، روش قدرتمندي را در اختيار صنايع غذايي مي‌گذارد تا غذاهايي با قابليت بسيار بيشتر و هزينه‌اي کمتر را طراحي کنند.

منبع:سایت نانو

مقررات فناوري نانو

          oliver 
            بازدید : 49
          شنبه 28 اسفند 1389
           نظرات (0)
        

در سال 2005، انجمن نوآوري (Innovation Society) اقدم به ايجاد پايگاه مقرارت فناوري نانو نمود. اين پايگاه حاصل يكسري مصاحبه‌هاي تخصصي، نشست‌ها، كارگاه‌ها و كنفرانس‌هاي بين‌المللي است كه تحليل نتايج آنها بصورت مطالعه دلفي منجر به ايجاد پايگاه شده است.
گزارش حاضر، توصيف رويکردي برخي نتايج حاصل از ايجاد پايگاه مقرارات فناوري نانو براي گروه‌هاي ذي‌نفع مي‌باشد كه به موضوعات ايمني، ريسك و مقررات فناوري نانو مي‌پردازد.
براي دريافت فايل کامل گزارش اينجا کليک کنيد.

منبع:سایت نانو

صفحه قبل 1 2...5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 صفحه بعد

تعداد صفحات : 15

علمی

نانو تکنولوژی

اشاره‌اي به کاربردهاي فناوري نانو در صنعت خودرو

تأثير فناوري نانو بر آسفالت

منابع انرژي کوچک شده

گلوله سحرآميز؛ از تحقيق تا کاربرد

لزوم اعمال كنترل بر نانومواد

عرصه‌هاي پيشنهادي فناوري‌نانو براي صنعت پتروشيمي کشور

کاربردهاي فناوري‌نانو در کشاورزي

کاربردهاي فناوري‌نانو در صنعت مواد غذايي

نانوغذاهاي ايمن و بي‌خطر

مقررات فناوري نانو