بررسی چشم انداز تکنولوژی نانو و تاثیر آن بر تحول صنایع در ایران

0
815

نانو تکنولوژی در یک تعریف عمومی عبارت است از مطالعه و به کارگیری موادی که اندازه آنها درحدود ۱ الی ۱۰۰ نانومتر است. البته نکته مهم در این میان آن است که مواد یا فرآیندهایی که به طور طبیعی یا اتفاقی در این مقیاس قرار می‌گیرند از این دامنه خارج می‌شوند. همچنین توسعه و مهندسی در سطح نانو باید به کاربردهای صنعتی جدید و نوآورانه یا «نوآوری تکنولوژیک» مبتنی بر ویژگی‌های مرتبط با اندازه منتهی شود.
صنعت نانو در خلال دهه‌های ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰ به شدت گسترش یافت و در حال حاضر به یکی از صنایع مهم در جهان بدل گشته است. این صنعت دارای کابردهای فراوانی در صنایع مختلف است که از آن جمله می‌توان به کامپیوتر، عکاسی، مواد/پوششی، سیالات نانویی، محیط زیست و انرژی، کشاورزی، دفاعی بهداشت/ بیودارو اشاره کرد. برای درک بهتر گسترش سریع این صنعت توجه به این نکته کافی است که در حالی که بازار محصولات نهایی این صنعت در سال ۲۰۰۰ دارای ارزشی معادل ۳۰ میلیارد دلار بوده است، پیش‌بینی می¬شود این ارزش در سال ۲۰۲۰ به ۳۰۰۰ هزار میلیارد دلار برسد که حکایت از گسترش سریع این صنعت است. البته باید به این نکته نیز توجه نمود که نگرانی‌هایی بهداشتی نیز در مورد گسترش این صنعت وجود دارد و برخی مطالعات نیز نشان می‌دهد در صورت ورود این مواد به بدن آسیب‌هایی به دستگاه ایمنی وارد خواهد شد.
در مورد وضعیت این صنعت در ایران نیز باید گفت هرچند در ایران در قالب یک ستاد ویژه گسترش این صنعت در دستور کار قرار گرفته است اما همچنان با وضع مطلوب فاصله زیادی دارد. در این میان مسئولان ستاد فرمان حضرت امام(ره) نیز از چند جنبه باید به این صنعت توجه نمایند: نخست آنکه با ورود به این بازار در حال گسترش می‌توان کسب سود نمود. مساله دیگر آنکه باید به اثرات این صنعت بر بخش‌هایی که ستاد در آنها در حال فعالیت است توجه کرد تا از غافله تحولات جا نماند. همچنین از آنجا که کمک به توسعه و آبادنی کشور ازجمله اهداف ستاد است، ستاد با ورود به این عرصه می‌تواند به گسترش این صنعت در کشور کمک کند. در واقع مقایسه میزان سرمایه‌گذاری در صنعت نانو توسط دولت و بخش خصوصی در ایران و سایر کشورها نشان می‌دهد که میزان سرمایه‌گذاری در ایران بسیار اندک است. از سوی دیگر شرکت‌های کوچک نیز توان سرمایه‌گذاری زیادی در این حوزه ندارند و بنابراین لازم است بنگاه‌های بزرگی مانند ستاد در این حوزه ورود نمایند.

مقدمه
از فناوری نانو به عنوان “رنسانس فناوری” و “روان کننده جریان سرمایه‌گذاری” یاد می‌شود. ورود محصولات متکی بر این فناوری جهشی بس عظیم در رفاه و کیفیت زندگی و توانائی‌های دفاعی و زیست-محیطی به همراه خواهد داشت و موجب بروز جابجائی‌های بزرگ اقتصادی خواهد شد. این صنعت در خلال سال‌های اخیر توسعه شگفت‌انگیزی داشته و باعث جلب توجه کشورها و شرکت‌های مختلف به این صنعت شده است. تاکنون ۶۸ کشور در صنعت نانو حق ثبت اختراعاتی را اعلام کرده‌اند (اسلام، ۲۰۱۴، ۵) و پیش‌بینی می‌شود ارزش محصولات و تکنولوژی‌های نانوئی در سال ۲۰۲۰ به ۳۰۰۰ میلیارد دلار برسد (روکو، ۲۰۱۱، ۴۲۹). اهمیت صنعت نانو باعث شده است که در ایران نیز در خلال سال‌های اخیر تلاش‌های گوناگونی برای گسترش آن صورت گیرد که از جمله آنها می‌توان به تشکیل ستاد نانو اشاره کرد. این تلاش‌ها باعث شده است که ایران به یکی از کشورهای پیشتاز در این صنعت در زمینه انتشارات مقالات علمی و حق ثبت اختراع تبدیل شود.
با این حال همچنان تعداد پژوهش‌هایی که درباره جنبه‌های اقتصادی و مدیریتی این صنعت در ایران انجام شده است بسیار اندک است. کمبود اطلاعات در این زمینه در ایران به حدی است که حتی ستاد ملی نانو نیز اطلاعات دقیقی درباره حجم بازار صنعت نانو در کشور ندارد. در واقع بسیاری از مطالعاتی که درباره این صنعت در ایران انجام شده معطوف به کاربرد این تکنولوژی در صنایع مختلف از صنعت نفت تا تولیدات پزشکی، بهداشتی و کشاورزی است و مطالعات اندکی درباره حجم اقتصادی این صنعت انجام شده است. به عنوان مثال درحالی که جستجوی کلمه نانو در پایگاه مقالات علمی اس آی دی به ۷۱۳ مقاله منتهی می‌شود تنها ۱۵ مقاله از این لیست مربوط به حوزه علوم انسانی است. بی‌شک این مساله چالشی عمده برای آینده این صنعت در کشور محسوب می‌شود، زیرا در نبود یک دیدگاه اقتصادی و مدیریتی نمی‌توان با چالش‌هایی که این صنعت را تهدید می‌کند به خوبی مواجه شد. واقعیت آن است که صنایع گوناگونی در کشور با نبود برنامه جامع روبرو هستند و این مساله سبب شده است ایران در جایگاه مناسبی در زمینه شاخص‌های اقتصادی در جهان نداشته باشد.
با توجه به موارد فوق در این پژوهش نخست به بررسی تاریخچه، تعاریف، کاربردها و وضعیت صنعت نانو در جهان می‌پردازیم و با تکیه بر شواهد آماری تصویری کلی از این صنعت ارایه می‌نماییم. سپس به بررسی وضعیت صنعت نانو در ایران می‌پردازیم و می‌کوشیم توصیه‌هایی برای گسترش این صنعت در ایران ارایه نماییم.

۱- تاریخچه نانوتکنولوژی در دنیا
در طول تاریخ بشر از زمان یونان باستان، مردم و به خصوص دانشمندان آن دوره بر این باور بودند که مواد را می‌توان آنقدر به اجزاء کوچک تقسیم کرد تا به ذراتی رسید که خردناشدنی هستند و این ذرات بنیان مواد را تشکیل می‌دهند. شاید بتوان دموکریتوس فیلسوف یونانی را پدر فناوری و علوم نانو دانست چرا که در حدود ۴۰۰ سال قبل از میلاد مسیح او اولین کسی بود که واژه اتم را که به معنی تقسیم نشدنی در زبان یونانی است برای توصیف ذرات سازنده مواد به کاربرد.
با این حال در دنیای مدرن اولین بار ریچارد فیمن برنده جایزه نوبل فیزیک ایده نانو را در سال ۱۹۵۹ مطرح نمود. سخنان وی آنچنان بدیع بود که حاضرین به گمان اینکه یک شوخی است به خنده افتادند (پیترسون، ۲۰۰۴، ۱۰). وی مطرح نمود اگر دانشمندان ترانزیستور را ساخته‌اند ما با علم اتمی می‌توانیم همین ترانزیستورها را با مقیاس بسیار کوچکی بسازیم. بعدها یک دانشجو رشته کامپیوتر برای انجام پروژه فارغ‌التحصیلی خود، دانشمند بزرگ هوش مصنوعی دکتر مینِسکی را به عنوان استاد راهنمای پروژه فارغ التحصیلی خود برگزید. این دانشجو آقای اریک درِکسلر نام داشت که علاقه‌های زیادی به نظریه‌های فیمن (ساخت سیستم‌ها در ابعاد نانو) داشت. وی بعد از اخذ درجه استادی علوم کامپیوتر به تحقیق در این زمینه پرداخت. اولین مقاله وی در زمینه نانوتکنولوژی در سال ۱۹۸۱ و با موضوع نانو تکنولوژِی مولکولی به چاپ رسید. درِکسلر اولین کسی بود که در سال ۱۹۹۱ از دانشگاه ام آی تی(MIT) مدرک دکتری نانوتکنولوژی را دریافت نمود. برخی دیگر از تحولات دراین صنعت عبارت است از ۱۹۷۴- ثبت اولین دستگاه الکتریکی مولکولی، ۱۹۷۵ تهیه اولین رشته کربنی نانومتری، ۱۹۸۱ ارائه اولین مقاله علمی نانوتکنولوژی مولکولی توسط درکسلر، ۱۹۸۷ اولین ترانزیستور منفرد (تک الکترونی)، ۱۹۹۱-کشف نانوتیوپ چند جداره، ۱۹۹۸ تولید سریع هیدروژن از مواد خام موجود در طبیعت (مرکز پژوهش‌های مجلس، ۱۳۹۳، ۵-۴).

۲-تعریف نانو تکنولوژی
همانطور که در گزارش سازمان همکاری‌های اقتصادی و توسعه (۲۰۱۴) ذکر شده است نانو تکنولوژی در خلال سال‌های اخیر در رشته‌های علمی مختلف و صنایع مختلفی گسترش یافته است. با توجه به این گسترش سازمان‌ها و نهادهای مختلفی تلاش کرده‌اند تا تعریف مشخصی از این صنعت ارایه دهند تا با بررسی دقیق آن بتوانند با سیاستگذاری درست به گسترش آن کمک نمایند. تعاریف ارایه شده توسط آنها به شرح زیر است.

                                    جدول شماره ۲-۱: تعریف نانوتکنولوژی از نگاه سازمان‌های مختلف
monitoreconomy_ir-nano

در تعریفی دیگر رید و همکاران (۲۰۱۴) در تعریف نانو تکنولوژی می‌نویسند: «نانوتکنولوژی مطالعه ساختارهای نانویی و زنجیره نانو است که در محدوده ۰.۱ تا ۱۰۰ نانومتر قرار دارند» (رید و دیگران،۲۰۱۴،۴). روکو و همکاران (۲۰۱۱) در پژوهشی که برای آکادمی علوم آمریکا انجام داده‌اند در تعریف نانو تکنولوژی می‌نویسند «نانوتکنولوژی عبارت از کنترل و دوباره ساختار دادن به مواد در سطح نانو (در سطح اتمی و ملوکولی در اندازه در حدود ۱ الی ۱۰۰ نانومتر) به منظور خلق مواد، ابزارها و سیستم‌هایی با ویژگی‌ها و کارکردهای کاملاً جدید است که این ویژگیها و کارکردها به واسطه ساختار کوچک آن‌هاست» ( روکو و همکاران،۲۰۱۱)
همانطور که سازمان همکاری‌های اقتصادی و توسعه اشاره می‌کند سه ویژگی در میان این تعاریف مشترک است. اول اینکه، اندازه این مواد عموماً با مقیاس ۱۰۰ نانومتر به عنوان حد آستانه آن در نظر گرفته می‌شود، هر چند اندازه‌های بزرگ‌تر نیز ممکن است. مساله دوم کنترل، ساختن یا به کارگیری مواد در مقیاس بسیار کوچک است. بر این اساس مواد یا فرآیندهایی که به طور طبیعی یا اتفاقی در این مقیاس قرار می‌گیرند از این دامنه خارج می‌شوند. همچنین در زمینه جنبه بالا به پایین که در تعریف انگلستان بر آن تاکید می‌شود باید گفت در علم مهندسی رویکرد بالا به پایین شامل کاهش اندازه مواد تا سطح نانو از طریق کاهش، فشرده‌سازی و سایر اقدامات است. در حالی که در رویکرد پایین به بالا مواد جدید از طریق علم شیمی پیچیده ساخته می‌شود. نکته سوم اینکه توسعه و مهندسی در سطح نانو باید به کاربردهای صنعتی جدید و نوآورانه یا «نوآوری تکنولوژیک» مبتنی بر ویژگی‌های مرتبط با اندازه منتهی شود (سازمان همکاری‌های اقتصادی و توسعه، ۲۰۱۴، ۸-۷).

۳-کاربرد نانو تکنولوژی
استفاده از نانوتکنولوژی در صنایعی مانند نیمه‌هادی‌ها، صنایع الکترونیک و مواد ساختاری بسیار توسعه یافته است. نیمه‌هادی‌های نانویی که در آزمایشگاه‌ها و سلول‌های خورشیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند، مواد نانویی که در حال جایگزین شدن به جای مواد سیلیکونی در نیمه‌هادی‌ها و صنایع الکترونیک هستند، مواد نانویی که باعث پیشرفت در باطری‌ها و سلول‌های خورشیدی شده‌اند و مواد بسیار مقاوم نانویی از جمله مواردی است که آنها به عنوان موارد استفاده تکنولوژی نانو در صنایع مختلف به آن اشار می‌کنند (مانیکا و دیگران، ۲۰۱۲، ۹۲). رید و دیگران (۲۰۱۴) در غالب جدول زیر کاربردهای کلی نانو در صنایع مختلف را نشان داده‌اند.

جدول شماره ۳-۱: کاربردهای نانو در صنایع مختلف
monitoreconomy_ir-nano-1

همانطور که در جدول فوق نمایان است پیش‌بینی می‌شود حجم بازار محصولات نانو در سال ۲۰۲۰ به ۳ هزار میلیارد دلار بالغ شود که در این میان آمریکا سهمی بالغ بر هزار میلیارد دلار خواهد داشت. البته روکو در مقاله خود به میزان نفوذ نانو در صنایع مختلف در آمریکا نیز اشاره می‌کند که به شرح زیر است.

                  جدول شماره ۴-۲: میزان نفوذ نانو در صنایع مختلف در آمریکا خلال سال‌های ۲۰۲۰-۲۰۰۰
monitoreconomy_ir-nano-1
جدول فوق به خوبی نشان می‌دهد که در حالی که صنعت نانو در سال ۲۰۰۰ اثری بر صنایع مختلف نداشته اما در حال حاضر اثر گسترده‌ای بر صنایع دارد و در صنایعی مانند نیمه‌هادی‌ها به طور کامل بازار را در دست خواهد گرفت.
در بررسی دیگری سازمان همکاری و توسعه اقتصادی (۲۰۱۵) میزان هزینه تحقیق و توسعه در زمینه نانو تکنولوژی که توسط بنگاه‌های فعال در این زمینه در سال ۲۰۱۵ انجام شده است را به شرح زیر اعلام می‌کند.
نمودار شماره ۴-۱: هزینه تحقیق و توسعه در زمینه نانو توسط شرکت‌های تجاری در سال ۲۰۱۲
                                                         (میلیون دلار،بر اساس قدرت خرید)

 

  

 

نظر بدهید