وضعیت ایران در فناوری نانو
اثرات تحو لآفرين و باورنكردني این علم و فناوری در روند تحقيق و توسعه باعث گرديد كه نظر تمامي كشورهاي بزرگ به اين
موضوع جلب گردد و فناوري نانو را به عنوان یکي از مهمترين اولوي تهاي تحقيقاتي خويش طي دهه اول قرن بيست و یکم
محسوب نمايند. ایران در سال 2000 که فعالیت در حوزه نانو را آغاز نمود، رتبه 57 جهان را داشت اما اکنون در حوزه این علم
بسیار پیشرفت کرده و توانسته است در سال 2014 رتبه هفتم تولید علم در زمینه فناوری نانو را در جهان کسب کند. در سال
2000 رتبه ایران در حوزه نانو حتی از رتبه برخی کشورهای عربی هم کمتر بود، اما درحال حاضر ایران در قیاس با کشورهای
منطقه، حدود نیمی از تولید دانش نانو در جهان اسام را برعهده دارد و توانسته است در بین کشورهای جهان اسلام موفق به
کسب رتبه نخست در زمینه تولید علم نانو شود.
4
فناوری نانو در
حوزه رنگ، رزین،
کامپوزیت و پلیمر
کاربردهای فناوری نانو در حوزه رنگ، رزین، پوش شهای صنعتی
و کامپوزیت
رنگ و رزین
توسعه رن گهای مبتنی بر فناوری نانو در سا لهای اخیر دریچ ههای جدیدی را به روی صنایع متقاضی رن گهای پیشرفته گشوده
است. برخی از محصولات متنوع در این زمینه عبارتند از:
رنگ ترافیکی
نانورن گهای ترافیکی به دو دسته رن گهای ترافیکی تک جزئی و رن گهای ترافیکی دو جزئی تقسیم م یشوند. نانورن گهای
ترافیکی تک جزئی محصولات پایه حلال بوده و با استفاده از ماشی نآلات و تجهیزات ب هروز دنیا تولید و ارائه م یشوند. نانورن گهای
ترافیکی تک جزئی شامل نانورنگ ترافیکی معمولی، ماندگاری بالا، مقاوم در برابر کثیفی، مناطق گرمسیری، سری عخشک و
فرودگاهی هستند. نانورن گهای ترافیکی دو جزئی بدون حلال بوده و برای خ طکشی خطوط و علائم ترافیکی و خطوط عابر پیاده
استفاده م یشوند. این محصولات دارای مقاومت بالا در برابر آفتاب و همچنین ماندگاری و عمر بالا در سطح معابر م یباشند.
رن گهای ترافیکی دو جزئی به دو محصول معمولی و محصول دارای ماندگاری بالا تقسی مبندی م یشوند.
رنگ خو دتمی زشونده
رن گهای خو دتمیزشونده دست های از نانوپوش شهای محافظتی
هستند که به منظور افزایش دوام، کاهش هزین هها و کاهش
زمان مورد نیاز برای نگهداری از تجهیزات، بسیار مورد توجه
قرار گرفت هاند. با افزودن انواع مختلفی از نانوذرات با قابلیت
خو دتمیزشوندگی به رزین رنگ م یتوان به این رن گها دست
یافت. نانورن گهای خو دتمیزشونده کیفیت ظاهری سطح را تغییر
نم یدهد، کاملا شفاف بوده و قابل استفاده بر روی سطوح داخلی
و خارجی ساز هها هستند. در این رن گها آلایند هها یا دیگر مواد
خارجی، چسبندگی بسیار ضعیفی به سطح رنگ دارند، بنابراین
به آسانی به وسیله عوامل طبیعی مانند باد و باران یا با تمیزکردن
سطح، زدوده م یشوند. از جمله نانومواد مورد استفاده در این نوع
رن گها م یتوان به نانوذرات اکسید تیتانیوم اشاره کرد. این رن گها
در موارد متنوعی کاربردهای صنعتی پیدا کرد هاند )شکل 1(.
رنگ ترک تزیینی
رن گهای تر کزا با کیفیتی فو قالعاده بالا در دو سیستم هواخشک و کور های طراحی م یشوند. این رنگ، سطحی با حداقل دو فام
در اختیار مشتریان قرار داده و در عین حال نمایی سنگی یا چرمینه را به نمایش م یگذارد. این محصول قابلیت اجرا بر روی همه
سطوح از نظر جنس و شکل را دارا بوده و ملاحظات آماد هسازی سطح برای آن بسیار ساده است.
عدم نمایش اشکالات، استفاده طولانی از سطح کار )قطعات یا سطوح بزرگ نظیر دیوار(، قابلیت ترمیم لطمات سطحی در
درا زمدت بدون رن گآمیزی کل کار، تنوع نامحدود فا مهای مختلف، قابلیت اجرا بر روی سطوح رن گپذیر پلاستیکی بدون نیاز
به آستر، قابلیت اجرا بر روی آسترهای مختلف از حیث ساختارهای آن و قابلیت استفاده از ابزارهای مختلف جهت اجرای رنگ
نظیر کاردک و قل ممو و رولر و پم پهای رن گپاش از جمله مزایای این رنگ است.
هر سطح رن گپذیری، امکان پذیرش این رنگ را دارد. ضمن آنکه باید در سطوح غی رپلاستیکی از آستر براقی که تشکی لدهنده
فام تر کهای زیر کار است، استفاده کرد، این رن گها در پذیرش انواع آسترها، محدودیتی ندارند. همچنین هر نوع لاکی از
لا کهای پترورزینی گرفته تا انواع لا کهای روغنی و فوری و همچنین لا کهای پل یاستری و پل ییورتانی را م یتوان بر روی کار
شکل 1. رنگ خو دتمی زشونده در خودروی نیسان
5
اتمام یافته بعد از خشک شدن نهایی به کار برد. هر چه ضخامت رنگ ترک اعمالی بر روی قطعه بیشتر باشد، تر کهای ایجاد
شده بزرگتر خواهند بود.
شکل 2. رنگ ترک تزیینی
رنگ عایق حرارتی
اتلاف حرارتی در اجسام و مواد به کار رفته در صنایع گوناگون همچون صنایع کشت یسازی، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
بسیار حائز اهمیت بوده و اگر به موقع مورد توجه قرار نگیرد، می تواند باعث ایجاد زیا نها و خطرات جبران ناپذیری از نظر
اقتصادی، میزان مصرف انرژی و همچنین زیس تمحیطی شود. نانورنگ عایق برای عایق کاری دیوارها، سقف، تاسیسات، لول هها،
مخازن و غیره به کار می رود. این رنگ به رو شهای بسیار ساده ای همچون
اسپری، رول و یا قلم مو اعمال م یشود. رنگ نانوعایق در بخش صنعت و
ساختما نسازی به عنوان عایق حرارتی لایه نازک )در ابعاد میکرون( به کار
م یرود. کیفیت عایق بودن مواد و مصالح را می توان با استفاده از نانوروکش ها
که به طور مستقیم بر سطح بیرونی مواد کشیده م یشوند، ارتقا داد. مواد
عایق می توانند به صورت رنگ یا اسپری روی سطوح پوشش داده شوند.
این پوشش ها از موادی ساخته شده اند که در حد مولکولی هوا را به دام
می اندازند و ضخامت خیلی کمی از آن ها م یتواند اثر زیادی روی عایق کردن
داشته باشد.
لازم به ذکرست که ماده اصلی به کار رفته در رنگ ها و پوش شهای عایق
حرارتی، مواد متخلخلی مانند نانوذرات تیتانیا یا زیرکونیا هستند که توانایی
به دام انداختن هوا را داشته باشند. اعمال این نوع نانورنگ ها همانند
رنگ های معمولی است و به همان شیوه متداول روی سطوح اعمال م یشوند.
کفپو شها وپوش شهای صنعتی
امروزه با توسعه فناور یهای جدید در ساخت کفپو شها و پوش شهای صنعتی، سطح جدیدی از استانداردهای بی نالمللی برای
ویژگ یهای محصولات برتر تعریف شده است. انواع این محصولات خواص تعیی نکننده را فراهم م یسازند. برخی از این محصولات
عبارتند از:
کاشی، سرامیک و چینی دارای پوش شهای تزئینی
ایجاد انواع نانوپوش شها بر روی کاشی، سرامیک و چینی با
استفاده از روش Arc-PVD ، خواص ویژ های از جمله ظاهری
زیبا، جذابیت و تنوع رن گها، خواص خوردگی، سایش و
اکسیداسیون عالی، ضد اثر انگشت، بازتاب UV ، سازگار
با محیط زیست، غیرحساسی تزا و در نهایت افزایش
عمرکاری را به این محصولات م یبخشد )شکل 3(.
شکل 3. پوش شهای تزئینی بر روی سرامی کها
6
فناوری نانو در
حوزه رنگ، رزین،
کامپوزیت و پلیمر
نانوامولسیون ایجادکننده پوشش آبگریز
نفوذ آب و مواد مخرب محلول در آب به درون سطوحی مانند نمای
ساختمانها به مرور منجر به تخریب آنها خواهد شد. به منظور
جلوگیری از این مشکل نانوامولسیونهایی بر پایه مواد نانومتری
سیلان/سیلوکسان توسعه داده شدهاند. این مواد با ایجاد یک لایه
نفوذی بیرنگ تنها جلوی نفوذ آب و مواد محلول به درون سطح را
میگیرند و از طرفی با جلوگیری از بسته شدن حفرات مویین، قابلیت
تنفس سطح را مختل نمیکنند.
کفپوشهای نانویی
نانوکفپوشهای پلیمری بسته به نوع مواد مورد استفاده به سه دسته
اپوکسی، پلییورتان و هیبریدی و بسته به نوع کاربرد و ویژگیها به
انواع ضدخش و سایش، آنتیباکتریال، آنتیاستاتیک، مقاوم در برابر مواد
شیمیایی و آسان تمیزشونده تقسیم میشوند. استفاده از فناوری نانو
در ساخت این کفپوشها باعث بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی و ایجاد
ویژگیهای جدیدی در این کفپوشها شده است. به عنوان مثال، خاصیت
آنتیباکتریال نانوکفپوشهای اپوکسی بسیار بالا بوده و مقاومت این
نانوکفپوشها به سایش نسبت به کفپوشهای معمولی بیشتر است.
کامپوزیتها
توسعه دانش آمیزهسازی و تولید کامپوزیتهای زمینه پلیمری در کنار سهولت دسترسی به نانومواد متنوع منجر به توسعه
فناوری نانوکامپوزیتها شده است. امروزه محصولات متنوعی در این زمینه در صنایع مختلف به کار میروند. برخی از این موارد
عبارتند از:
نانوکامپوزیت عایق صدا
نانوکامپوزیت عایق صدا بر پایه پلیپروپیلن برای
کاربردهایی که به دانسیتهی بالا، مدول بالا، پایداری ابعادی
خوب، مقاومت شیمیایی و خواص عایق صدا نیاز دارند،
طراحی شده است. این محصول برای تزریق لوله و اتصالات
فاضلابی با عبورپذیری کم صدا و سایر کاربردهای مشابه
مناسب میباشد.
گرانول نانوکامپوزیتی آنتیباکتریال
گرانول آنتیباکتریال بر پایه نانوذرات نقره تولید شده است. این مواد بیشتر به منظور کاربرد در ساخت قطعات کامپوزیتی
پلیمری به منظور جلوگیری از رشد باکتریها بر روی آنها در صنایع مختلفی چون خودروسازی، لوازم خانگی، قطعات پلیمری
بیمارستانی و… مورد استفاده قرار میگیرد.
7
کامپاند نانوکامپوزیتی PVC
پلیمر پل یوینی لکلراید ) PVC ( ماهیت شکنند های دارد که کاربردهای آ نرا با محدودی تهای زیادی مواجه م یکند. این مساله به
خصوص در دماهای پایین، یکی از بزرگترین معضلات تولیدکنندگان محصولات ی وپ یو یسی سخت ) UPVC ( م یباشد. با افزودن
نانوذرات و سایر مواد لازم برای سازگارسازی در آمیزه PVC ، م یتوان خواص مکانیکی این مواد را از جمله استحکام ضربه،
مقاومت به حرارت، کیفیت و شفافیت به میزان مناسبی افزایش داد.
تصفیه آب و پسا بهای صنعتی
توسعه رو شهای متنوع نانوفیلتراسیون و
قابلیت بالای نانوجاذ بها در از میان بردن
آلایند ههای صنعتی از پسا بها امید زیادی
را در میان صنعتگران و دوستداران محیط
زیست ایجاد کرده است. در رو شهای
مختلف از نانومواد متخلخل، غشاهای
نانوساختار، نانوذرات جاذب و رو شهای
مکانیکی مبتنی بر پدید ههای نانومقیاس
برای کاهش سختی و بهبود کیفیت آب و
همچنین برای حذف آلایند هها از پسا بهای
صنعتی استفاده م یشود. پساب تولیدی
صنایع رنگ و رزین و پوشش دارای مقادیر
زیادی از مواد شیمیایی مخرب و خطرناک
هستند و توسعه فناوری نانو به افزایش ایمنی این پسا بها و رسیدن به استانداردهای بی نالمللی محیط زیست کمک شایانی
م یکند. در ایران نیز محصولات و فناور یهای متنوعی در این خصوص توسعه داده شد هاند.
تجهیزات مورد استفاده در صنایع
مشکلاتی همچون چسبندگی مواد شیمیایی
تحت فرآیند به ماشی نآلات، قرار گرفتن طولانی
مدت این ماشی نآلات در معرض اسی دها و مواد
شیمیایی خورنده و همچنین مشکلات ناشی از
سایش تجهیزات بر روی یکدیگر و یا سایش
ناشی از ابزار تمیزکاری دستگا هها بر روی آ نها،
خساراتی را به این صنایع وارد م یآورد. از این رو
توسعه فناوری نانوپوش شها توانسته است گامی
محکم در راستای افزایش بهر هوری و راندمان در
این بخش ایجاد نماید.
ماخذ: ستاد نانو