اکسید کبالت

نیکل

اکسید ایتریم

طلای کلوئیدی

نیوبیم

اکسید روی

اکسید مس

پالادیم

اکسید زیرکونیم

کربن سیاه و سیلیکای ناریخت به مراتب بیشترین میزان نانوموادی را که در حال حاضر در بازار موجود هستند را تشکیل می‌دهند. این دو ماده به همراه هم و برخی دیگر از نانومواد، برای دهه ‌ها در بازار موجود بوده و در طیف وسیعی از کاربری‌ها مورد استفاده قرار گرفته اند(European Commission, 2012). استفاده از مواد نوین، کامپوزیت ها و پوشش‌ها با سرعت بالایی در حال افزایش است و نتیجۀ این افزایش جایگزینی یک گروه از مواد با گروه جدید دیگری از آنها می‌باشد. مواد مرکب بیشتری در آینده طراحی شده و در محیط‌های متنوع تری همچون فضاهای خارج از زمین و محیط‌های شدیداً خورنده به کار خواهند رفت. مواد پیشرفته ما را به سوی دنیایی با مجموعه وسیع تری از مواد با کاربردهای مختلف پیش می‌برد که قابل کاربرد در محیط‌هایی است که پیش تر امکان استفاده از آن محیط‌ها به راحتی میسر نبود؛ برای مثال فعالیت صنایع هوافضا بدون کاربرد مواد پیشرفته امکان پذیر نیست (طاهریان،۱۳۹۱). نانومادۀ معروف «کربن سیاه» حدود یک قرن است که در تولیدات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده از سال ۱۹۱۵ به عنوان یک عامل تقویت کننده در تولید تایرهای ماشین استفاده شده و امروزه تولید سالانۀ آن از مرز ۱۰ میلیون تن متجاوز است. دیگر نانوموادی که اخیراً مورد استفاده قرار می گیرند عبارت‌اند از: گرته سیلیکا، شکلی از دی اکسید سیلیکون (SiO₂) و اکسید روی (ZnO). این چهار نانوماده هنوز هم به همراه دیگر نانوذرات نقرۀ اخیراً معرفی شده بیشترین استفاده را در تولیدات تجاری حاضر دارند و نمایندۀ حجم اصلی آنچه در بازار در محصولات مصرفی در دسترس استفاده می‌شوند هستند .(Goran et al.,2010) گروهی دیگر از مواد که در حال حاضر بیشترین توجهات را به خود جلب نموده‌اند عبارت‌اند از: دی اکسید نانوتیتانیوم، اکسید نانوروی، فولرین ها، نانوله های کربنی و نانونقره. به عنوان مثال مواد نانولوله های کربنی هم اکنون پیشرفت‌های قابل ملاحظه ای در تجاری سازی محصولات الکترونیکی از قبیل ترانزیستورها و لایه‌های هدایتی شفاف نشان می‌دهند. البته در حوزه مواد پیشرفته مانند نانو مواد، تجاری سازی فناوری برای شرکت‌های نوپای بالادستی زنجیره ارزش سخت‌تر از شرکت‌های موجود با سابقه صنعتی است. شرکت‌های فناور مواد پیشرفته با ریسک بالایی در فناوری و بازار روبرو هستند؛ این ویژگی به شرایطی مانند جایگاه بالادستی آن‌ها در زنجیره ارزش بازار هدف و همچنین پیچیده بودن فرایندهای مکمل برای تطبیق فناوری شرکت با نیاز صنعت بازمی‌گردد (بحرینی و همکاران، ۱۳۹۱). نتایج تحقیق آنها نشان می‌دهد که عدم قطعیت بسیار بالای فنی و بازار در این حوزه چالش اصلی خلق ارزش از فناوری مواد پیشرفته است. همچنین برای ایجاد ارزش در حوزه فناوری مواد پیشرفته، سرمایه گذاری قابل توجه و طولانی مدت ضرورتی انکارناپذیر است. به علاوه لازم است بنگاه فناور ارتباطات موثر بین بنگاهی با دیگر صنایع مرتبط برقرار کرده تا بتواند ضمن نشان دادن کاربردهای مشخص فناوری، به ارزش افزوده ناشی از فناوری دست یابد (بحرینی و همکاران، ۱۳۹۱).

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

توسعۀ نانولوله های کربنی را مرهون سه عامل می­دانند:

• نانولوله های کربنی با کیفیت بالا (به لحاظ خاصیت کایرالیته، خلوص و نقایص) در مقیاس تجاری و با قیمت مناسب در دسترس­اند.

• نانولوله های کربنی (^[۲۵]CNTs) به شکل محصولات سهل الکاربرد همچون جوهرها و لایه‌ها قابل دسترسی اند.

• هم اکنون پذیرندگان پیشگام در صنعت الکترونیک چاپی آمادۀ پذیرش جایگزین‌های ارزان تر، قابل چاپ و انعطاف­پذیر نسبت به مواد تثبیت شدۀ الکترونیک همچون ITO ها و سیلیکون هستند(Arthur et al. 2013).

البته این مواد در مقادیر به مراتب کمتری نسبت به نانومواد سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرند، با این حال استفاده از برخی از این مواد سریعاً در حال رشد است (European Commission,2012). دیگر نانومواد و کاربردهای آن نیز سریعاً در حال رشد و توسعه هستند. بسیاری از این نانومواد دارای کاربردهایی نوآورانه هستند، همچون کاتالیزورها، الکترونیک، صفحات خورشیدی، باتری‌ها و کاربردهای بیوپزشکی مشتمل بر تشخیص و درمان تومورها (European Commission,2012). با بهره گرفتن از نانومواد، محصولات مورد استفادۀ هرروزه می‌توانند سبک تر، مستحکم تر، تمیزتر، ارزان تر، کاراتر، دقیق تر و یا ظریف تر و زیباتر شوند. محصولات حاوی نانومواد می‌توانند کیفیت زندگی ما را با داروهای هدفمند، ابزارهای بهتر تشخیص پزشکی، کامپیوترهای سریع تر، تولید انرژی پاک تر و بسیاری موارد دیگر تحت تأثیر خود قرار دهند (سعیدی و رئیسی،۱۳۹۱).
برای مثال می‌توان از استفادۀ ذرات نانومتری به عنوان فیلر در ساخت لاستیک‌های مهندسی و کامپوزیت های پلیمری با خواص برتر نام برد. به علاوه داشتن ذرات نانومتری برای مثال برای ساخت بدنه‌های نانوساختار سرامیکی مورد نیاز است. در مجموع مثال‌های فراوانی را می‌توان در مورد کاربرد نانوذرات ارائه داد (بیت الهی، ۱۳۸۱). از دیگر نانومواد می توان به نانولوله ها اشاره داشت. خواص الکتریکی، حرارتی، مکانیکی نانوتیوب ها وابسته به قطر، طول و پیچش ساختار آن‌هاست. مطالعات حاکی از آن‌اند که نانولوله ها وابسته به قطر ، طول و میزان پیچش ساختار آنها می‌توانند رفتاری مشابه با یک فلز و یا یک نیمه هادی ارائه دهند. این مواد به لحاظ خواص مکانیکی از فولاد مستحکم‌تر بوده و خم شدن‌های پی در پی و تابیدن و پیچش‌های متعدد را تحمل می‌نمایند. خواص بسیار عجیب این مواد سؤالات بسیاری برای دانشمندان مطرح نموده است. از کاربردهای صنعتی آنها می‌توان به ساخت ترانزیستورهای مولکولی، صفحه‌های نمایش تصاویر کاملاً تخت و … اشاره نمود (بیت الهی،۱۳۸۱). دو حیطۀ کاربردی برای نانولوله ها عبارت‌اند از:

• جایگزین‌هایی برای سیلیکون برای ساخت ترانزیستورهای مورد استفاده در پانل پشت صفحه‌های نمایش، تشخیص فرکانس‌های رادیویی و کارت‌های هوشمند

• جایگزین‌هایی برای اکسید قلع و ایندیوم، دیودهای نورانی، فتوولتائیک ها و پنجره‌های الکتروکرومیک (Arthur,2012).

بدین ترتیب محتمل‌ترین کاربردهای نانولوله ها در حوزه‌های الکترونیک و اپتوالکترونیک می باشد(OECD Report, 2010). طیف وسیعی از نانومواد با ویژگی‌های خاص نیز کاربردهای زیادی در بیوسنسورها یافته‌اند (Huang, 2009). همچنین از دیگر کاربردهای نانومواد پوشش‌هایی هستند که حفاری عمیق تر با هزینه‌های پایین تر را برای بهره برداری از منابع انرژی بر شامل گرمای ژئوترمال در لایه‌های عمیق امکان پذیر می‌سازند .(OECD Report, 2010)
مثال‌هایی از حوزه‌های محصولات با نانومواد در محصولات نهایی عبارت‌اند از:
مواد آرایشی و محصولات مراقبت شخصی
رنگ‌ها و روکش‌ها (پوشش‌ها)
محصولات خانگی
کاتالیست ها و روان سازها
محصولات ورزشی
منسوجات
محصولات پزشکی و مراقبت‌های سلامت
ترکیبات غذایی و خوراکی
بسته بندی‌های غذایی
شیمی-کشاورزی
داروهای مورد استفاده در دامپزشکی
مواد ساخت و ساز
اسلحه و مواد منفجره
الکترونیک مصرفی( سعیدی و رئیسی،۱۳۹۱)
شرکت های تولیدکنندۀ نانومواد در ایران نیز محصولاتی همچون نانو ذرات نقره، نانو تیوب کربن، نانو اکسید روی، نانو اکسید تیتانیوم و نانو ذرات الماس و یا نانو حفره‌ها را تولید می نمایند، لکن بخش زیادی از محصولات این شرکت‌ها هنوز بازار مشخصی نداشته و این شرکت‌ها با مشکلات عدیده ای در ایجاد بازار روبرو هستند (بحرینی و همکاران، ۱۳۹۱). نانومواد یکی از پرکاربردترین و مصرفی ترین محصولات نانویی مورد استفاده در جهان را به خود اختصاص می دهند؛ در ایران نیز این مواد کاربرد فراوانی در بخش های مختلف داشته و می توانند علاوه بر استفاده های آزمایشگاهی و دانشگاهی در مقیاس صنعتی با اضافه شدن به مواد دیگری همچون گِل و سیمان حفاری ، رنگ ها و … خواص محصول نهایی را افزایش بخشند. منافع حاصل از نانومواد طیف وسیعی را دربرمی گیرد- از نجات جان انسان‌ها یا کاهش تأثیرات محیطی مواد تا بهبود عملکرد کالاهایی با کاربرد روزمره .(European Commission,2012) نانومواد در صدها گونه از محصولات مصرفی و کاربری‌های گوناگون از خمیردندان گرفته تا باتری‌ها، رنگ‌ها و منسوجات کاربرد دارند. توسعۀ چنین موادِ ابداعی محرکی قوی برای ایجاد مزیت رقابتی است، به گونه ای که این مواد دارای پتانسیلی قوی برای پیشرفت در زمینه‌هایی همچون پزشکی، حفظ محیط زیست و اثربخشی در استفاده از انرژی هستند (SCENIHR و مرکز تحقیقات مشترک).
همچنین می دانیم حفظ و توسعۀ بازارهای داخلی و خارجی نیازمند بهبود قابلیت های رقابتی محصولات است و این امر در گرو افزایش کیفیت و کارآمدی هرچه بیشتر آنهاست؛ برای تحقق این هدف نانومواد می­توانند به کمک بسیاری از بخش ها و صنایع کشور بیایند. نانوکلوئیدها ، نانوذرات نقره ( قابل استفاده در صنایع کامپوزیت، نساجی بهداشتی و پزشکی )، تیتانا، نانوذرات فلزی، انواع ترکیبات سیلیسی (مورد استفاده در صنایع ساختمان و نساجی) ، آئروژل ها ( به عنوان نانومواد جاذب مواد نفتی، عایق حرارتی و مادۀ پایه در دارورسانی) از جمله نانومواد پرکاربرد در کشورمان هستند (ماهنامۀ فناوری نانو، ۱۹۳).
۵-۶-۲ کاربردهای تجهیزات
تجهیزات و ماشین آلات فناوری نانو عبارت اند از ابزارهای تعیین ویژگی های نانومواد و نیز تجهیزات و ماشین آلات تولید نانومواد. نانوتجهیزات ابزارهایی هستند که اجازۀ کار در سطح نانومقیاس را می دهند و احتمالاً اولین برندگان در صنعت نانوفناوری آینده خواهند بود، به طوریکه بنابر نظر محققین بازار صنعت ابزارآلات نانوفناوری (۲۴۵ میلیون دلار فقط در امریکا) سالانه به میزان ۳۰% در سالهای آینده رشد خواهد داشت(OECD Report, 2010). در نمودار زیر تعداد تجهیزات ساخته شده در کشور بین سالهای ۱۳۷۸ تا ۱۳۹۲ را ملاحظه می نمایید:
نمودار ۱۱-۲) تعداد تجهیزات ساخته شده در مقایسه با کل محصولات فناوری نانوی کشور از سال ۱۳۷۸ تا ۱۳۹۲ (ماهنامه فناوری نانو، ۱۹۲)