عصر مواد در نظر دارد با جمع آوری و گلچین مهم ترین و جالب توجه ترین اخبار و رویدادهای صنعتی و پژوهشی فناوری نانو، آن ها را در قالب یک بسته ویژه نانویی تقدیم مخاطبان و کاربران محترم نماید. این بسته ها بسته به حجم اخبار و رویدادها در بازه زمانی سه روز تا یک هفته منتشر خواهد شد.
بی‌نیازی از واردات پروفیل و ورق آلومینیوم با مقاومت ویژه بالا در برابر سایش و خوردگی
مجتمع آلومینیوم البرز با تولید ورق و پروفیل آلومینیوم با پوشش آنودایز نانو ساختار با مقاومت ویژه در برابر سایش و خوردگی گام بزرگی در مسیر بی‌نیازی کشور از واردات این نوع محصولات برداشته است. احسان بخشی، مدیر فنی و بازرگانی مجتمع آلومینیوم البرز می‌گوید: «دو سال قبل به دلیل تحریم‌ها، واردات نوعی ورق آلومینیوم خاص با مقاومت ویژه در برابر سایش و خوردگی به کشور متوقف شد، پروفیل‌ها و ورق هایی که فناوری تولید آنها در اختیار تنها سه کشور از جمله هلند بود که به دلیل تحریم‌ها این نوع ورق و پروفیل به کشور وارد نشد. به سفارش یکی از مشتریان، ما کار روی توسعه فناوری تولید این نوع ورق و پروفیل‌ها با فینیشینگی منحصر به فرد را آغاز کردیم که به یاری خداوند با پشتوانه دانش فنی و ۳۸ سال تجربه در این صنعت، پس از یک سال تحقیق و توسعه، موفق به کسب فناوری تولید پروفیل آلومینیوم با پوشش آنودایز نانو ساختار برای اولین بار در خاورمیانه با مقاومت ویژه در برابر سایش و خوردگی شدیم.»
عضو هیئت مدیره مجتمع آلومینیوم البرز می‌افزاید: «در حال حاضر ۵ هزار تن در سال از این نوع آلومینیوم تولید و به بازار عرضه می‌کنیم که به دنبال افزایش ظرفیت تولید هستیم که اگر سرمایه‌گذاری‌ها و حمایت‌های مالی صورت گیرد، برنامه داریم ظرفیت تولید سه تا پنج برابر افزایش یابد. با توجه به نیاز بازار داخل و فرصت‌های صادراتی این محصول، توسعه خطوط تولید ضروری است.»
مهندس بخشی راهبرد این شرکت در فروش این ورق و پروفیل‌های خاص را B۲B معرفی کرد و افزود: «مشتریان ما شرکت‌ها و برند های مطرح داخلی و خارجی تولیدکننده در صنایع فناوری‌محور و کیفیت‌محور مختلفی نظیر تجهیزات پزشکی و بیمارستانی، هوافضا، الکترونیک، لوازم خانگی، خودرو و حمل و نقل، دکوراسیون، ساختمانی و … هستند.»
مدیرفنی و بازرگانی مجتمع آلومینیوم البرز درباره ساز و کار این فناوری می‌گوید: «در این روش ما توسط غوطه‌وری پروفیل و ورق در محلول الکترولیت منحصر به فرد و افزودن مواد خاص و اعمال انواع پارامتر الکتروشیمیایی ویژه، یک لایه سرامیکی خاص روی سطح پروفیل و ورق ایجاد می‌کنیم. این لایه سرامیکی از جنس اکسید آلومینیوم بوده که به صورت نانولوله‌های Al2O3 روی سطح آلومینیوم تشکیل می‌شوند. در واقع ما ضمن لایه برداری از روی سطح آلومینیوم یک لایه سرامیکی به روش اتصال کامپوزیتی روی آن ایجاد می‌کنیم که مقاومت ویژه‌ی بالایی در برابر خوردگی، سایش و دیگر خواص متمایزی دارد.»
تجاری‌سازی نانوپوشش خوداستریل شونده برای مقابله با کرونا
با توجه به شیوع ویروس کرونا در جهان، تقاضا برای تجهیزات و فناوری‌هایی که بتواند از گسترش این بیماری ممانعت کند، افزایش یافته است. نانوپوشش خوداستریل شونده موسوم به NanoCleanSQ در لیست فناوری‌هایی قرار دارد که دولت کانادا در قالب برنامه نسل جدید تولید در کانادا، از آنها حمایت خواهد کرد.
این نانوپوشش می‌تواند ویروس‌هایی نظیر کووید ۱۹ را به سرعت از بین ببرد، در حالت عادی هفته‌ها زمان نیاز است تا این کار انجام شود. این نانوپوشش توسط شرکت انویژن‌اس‌کیو (EnvisionSQ) و دانشگاه گلف توسعه داده شده‌است. شرکت انویژن‌اس‌کیو (EnvisionSQ) با دریافت حمایت مالی از دولت کانادا به دنبال ایجاد زیرساخت برای تولید نانوپوشش خوداستریل شونده برای مقابله با ویروس کرونا است.
ویروس کووید ۱۹ می‌تواند روی برخی سطوح تا چند روز باقی بماند که این کار احتمال گسترش بیماری را افزایش می‌دهد. NanoCleanSQ یک پوشش شفاف است که می‌تواند ۹۹٫۹ درصد از ویروس‌ها و باکتری‌ها را از روی سطح حذف کند. قدرت ضدمیکروبی این پوشش ریشه در نور دارد، در واقع تابش نور موجب محافظت طولانی‌مدت و جلوگیری از انتقال ویروس به انسان می‌شود.
بیل‌وان هیست می‌گوید: «می‌توان این نانوپوشش را روی سطوح مختلف نظیر پلاستیک به کاربرد برد تا مانع از گسترش ویروس کرونا شود. فرصت فوق‌العاده‌ای برای استفاده از NanoCleanSQ در بیمارستان‌ها و مراکز مراقبتی وجود دارد. استفاده از این فناوری در وسایل حمل و نقل عمومی می‌تواند روی محدودیت گسترش ویروس تاثیر به سزایی داشته باشد. این نانوپوشش در محافظت از کارگران و کمک به بازگشت سریع‌تر به حالت عادی نقش موثری دارد.»
NanoCleanSQ تحولی نشات گرفته از یک فناوری جدید تصفیه هوا به نام SmogStop است که برای حذف آلودگی‌های صنعتی و مواد شیمیایی از هوا به کار گرفته می‌شود. در این فناوری از یک پوشش فتوکاتالیستی استفاده شده که با کمک نور و انجام واکنش شیمیایی، مواد آلاینده و مضر را به اکسیژن و نیتروژن تجزیه می‌کند.
ساخت الکترودهای جوشکاری توپودری نانو در کشور
شرکت توسعه فناوری‌های پیشرفته مواد نانوساختار نماد تولیدکننده الکترودهای جوشکاری نانو در کشور است. محسن عسگری پیکانی، مدیرعامل این شرکت می‌گوید: «شرکت توسعه فناوری‌های پیشرفته مواد نانوساختار نماد ظرفیت تولید ۳۰۰ تن در سال الکترود جوشکاری نانو را داشته و در حال حاضر حجم تولید سالانه تقریبا ۱۲۰ تن در سال است. این الکترودها در کارخانه‌های مختلفی از جمله شرکت تخته فشرده ممتاز گلستان، مجموعه سیمان بنوید و شرکت صنایع ریخته‌گری ایران مورد استفاده قرار گرفته است. براساس بازخورد دریافت شده از این شرکت‌ها، چندین ماه کار با این الکترودها نشان می‌دهد که عمر سایش در محصول ایجاد شده نسبت به جوشکاری‌های معمولی ارتقاء قابل توجهی پیدا کرده است.»
نیاز گسترده صنایع و کارخانجات مختلف در زمینه تعمیر و نگهداری، سیم جوش‌های توپودری را به یک گزینه مناسب برای جوشکاری تبدیل کرده است. این محصول در صنایع تولید سیمان خاکستری و سفید، فولاد و گندله‌سازی، معدن، حفاری، راه‌سازی، کاشی و سرامیک، سیلیس‌کوبی، نئوپان و ام‌دی‌اف و آجر، سفال و نسوز کاربرد دارد.
دکتر عسگری با اشاره به تولید ۱۵ دسته مختلف الکترود جوشکاری در این شرکت می‌گوید: «سیم‌جوش‌های توپودری در مقایسه با الکترودهای دستی از نرخ رسوب‌گذاری بسیار بالاتری برخوردار بوده و همچنین نسبت به آنها حرارت بسیار کمتری تولید می‌کنند. با یک بار جوشکاری با این سیم‌جوش‌ها می‌توان به حدی از سختی رسید که با الکترودهای جوشکاری معمولی نیاز به سه بار جوشکاری است تا آن مقدار سختی به وجود آید. سیم‌جوش‌های توپودری که ما تولید می‌کنیم از رقت پایینی برخوردار هستند به این معنا که با زیرلایه ممزوج نمی‌شود و سختی در تمام کل سطح جوشکاری یکسان است.»
الکترودهای تولیدی شرکت توسعه فناوری‌های پیشرفته مواد نانوساختار نماد جزء نسل چهارم الکترودهای تولیدی هستند. پوشش با دانه‌بندی زیر میکرون دارای رسوبات نانومتری، دستیابی به‌سختی ۶۵ راکول در یک لایه در عین حال دارای مقاومت به ضربه بالا، دارای مقاومت به سایش ۳ برابر الکترودهای سخت‌پوشی رایج، بازده رسوب‌گذاری بیش از ۹۵ درصد الکترودها و بازخورد مثبت از اجرا در برخی از صنایع داخلی از جمله ویژگی‌های این الکترودها است.
این محصول که ثبت اختراع و علامت تجاری آن انجام شده قابلیت صادرات نیز دارد. به گفته مدیرعامل شرکت توسعه فناوری‌های پیشرفته مواد نانوساختار نماد، شرکت در نمایشگاه‌ها، بازاریابی مستقیم و معرفی از طریق سایت اینترنتی از جمله راهبردهای معرفی این محصولات است.
پیچ تقویت شده با نانو برای تثبیت ستون فقرات
محصولی به بازار عرضه شده که می‌تواند به بیماران دچار مشکلات استخوانی کمک کند تا همجوشی استخوانی در آن ها سریع‌تر رخ دهد. این محصول، پیچ حاوی پوششی از جنس نانولوله است.
شرکت نانوویس (Nanovis) محصولی به نام Nano FortiFix را تولید کرده است که در واقع یک پیچ برای تثبیت و بی‌حرکت نگه‌داشتن ستون فقرات در بیمارانی است که نیاز دارند استخوان به منظور جوش خوردن آن در بخش ستون فقرات تثبیت شود. علائمی نظیر درد مزمن کمر نشان از تخریب دیسک‌ها در ناحیه ستون فقرات دارد که با رادیوگرافی می‌توان آن را تایید کرد. آسیب دیسک‌ها موجب تنگ شدن محل نخاع و ناهنجاری‌های مختلفی می‌شود.
این سیستم از یک میله کبالت کروم تشکیل شده که دندانه‌هایی از جنس آلیاژ تیتانیوم به همراه اتصال‌دهنده‌ها و سفت‌کننده روی آن قرار دارد. این پیچ Nano FortiFix با یا بدون سطح میکرو و نانو وجود دارد. این پیچ به‌گونه‌ای طراحی شده که روی آن زبری نانومقیاس ایجاد شود و و این سطح موجب درمان با روش الکتروشیمیایی نانویی می‌شود، در این مسیر از نانوتوپوگرافی کنترل شده حاوی آرایه‌های نانولوله‌ای با حفره‌هایی در حدود ۳۰ تا ۹۰ نانومتر استفاده شده‌است. علاوه بر این، کلسیم و فسفات نیز روی سطح نانولوله قرار داده شده‌است.
مت هدریک، مدیرعامل شرکت نانوویس می‌گوید: «این فناوری به‌طور منحصر به فرد عملکرد بهتری نسبت به فناوری‌های دیگر دارد. این فناوری در بیماران مبتلا به پوکی استخوان و کسانی که سلول‌های بنیادی انسانی مزانشیمی را مورد استفاده قرار داده‌اند استفاده شده و نتایج آن با پیچ‌های تیتانیوم رایج، خواه دارای زبری نانومقیاس باشند خواه نباشند، مقایسه شده‌است. همچنین این فناوری با سطوحی که پوششی از جنس فسفات کلسیم دارند نیز مقایسه شده‌است و نتایج حاکی از قابل دفاع بودن این فناوری جدید است. ما به‌صورت ویژه از جراحان و دانشمندانی که از این فناوری استفاده کردند، سپاسگزاری می‌کنیم.»
جف شفر، از مدیران بخش فروش نانوویس می‌گوید: «ما قصد داریم مجموعه کاملی از پیچ‌های تقویت شده با فناوری‌نانو را ارائه دهیم تا از آن برای مقابله با ناهنجاری‌های مختلف استفاده شود. این پیشرفته‌ترین فناوری ممکن برای بیماران است.»
بیست کشور برتر در تولید علوم نانو در سال ۲۰۱۹
بیش از ۴۰ درصد از مقالات نانو جهان در سال ۲۰۱۹ را محققان چینی منتشر کردند. امریکا، هند و ایران به ترتیب با ۱۳/۵، ۸/۵ و ۶ درصد در رده بعدی قرار دارند.
بنا بر گزارش استت نانو از حدود ۱۷۸۰۰۰ مقاله نانو که در سال ۲۰۱۹ در مجلات JCR) Journal Citation Reports) نمایه شده، در حدود ۷۴۰۰۰ مقاله سهم محققان چینی است. نیروی انسانی فراوان، وجود مراکز متعدد دانشگاهی و تحقیقاتی و البته توجه ویژه به فناروی نانو سبب شده که چین در دهه گذشته در رتبه اول این شاخص قرار بگیرد. این تعداد مقاله بیش از ۱۶ درصد از کل مقالات چین در این سال را تشکیل می‌دهد. بعد از چین، آمریکا با حدود ۲۴۰۰۰ مقاله در رده دوم قرار دارد. هند، ایران، کره جنوبی، آلمان، ژاپن، انگلیس، فرانسه، روسیه، استرالیا، اسپانیا، ایتالیا، کانادا، عربستان، برزیل، ترکیه، تایوان، مصر و لهستان هم کشورهای بعدی این رده‌بندی هستند.
علاوه بر تعداد مقالات نانو سهم مقالات نانو از کل مقالات آن کشور هم به عنوان معیاری از میزان توجه و اولویت به انتشار علوم نانو در جدول ذکر شده که ایران، عربستان و هند به ترتیب بیشترین مقدار را در این شاخص دارند.
LG تولید نانولوله‌های کربنی را سه برابر افزایش می‌دهد
شرکت الجی‌کم (LG CHEM) که در تولید مواد شیمیایی فعال است، با سرمایه‌گذاری ۵۳ میلیون دلاری در کارخانه یوسو در کره‌جنوبی، میزان تولید نانولوله‌کربنی خود را سه برابر می‌کند. این نانولوله‌ها برای استفاده در بازار وسایل نقلیه برقی تولید می‌شود.
این شرکت ادعا می‌کند که بزرگ ترین راکتور بستر سیال جهان را برای تولید ۵۰۰ تن نانولوله‌کربنی در سال استفاده می‌کند. این سرمایه‌گذاری ۶۵ میلیارد وونی در سه ماهه اول سال آینده انجام خواهد شد تا میزان تولید به ۱۷۰۰ تن برسد. پیش‌بینی می‌شود که تقاضا برای نانولوله‌کربنی در جهان از ۳ هزار تن در سال ۲۰۱۹ به ۱۳ هزار تن در سال ۲۰۲۴ برسد.
این شرکت اعلام کرد که این محصول را برای بازار وسایل نقلیه الکتریکی و به عنوان یک افزودنی رسانا برای باتری‌های یون لیتیم ارائه خواهد کرد.
نانولوله‌های کربنی یکی از مواد پرکاربرد است که در حال حاضر میزان استفاده از آن در صنایع مختلف در حال افزایش است. این نانومواد در طیف وسیعی از محصولات، از باتری‌های قابل شارژ گرفته تا مواد ساختاری با عملکرد بالا قابل استفاده هستند.
شرکت الجی‌کم اعلام کرده است که: «نانولوله‌های کربنی نسبت به کربن سیاه که در حال حاضر در آندها استفاده می‌شود از هدایت الکتریکی بالاتری برخوردار هستند؛ بنابراین، مواد کمتری از آن مورد نیاز است و فضای خالی بیشتری را در اختیار تولیدکننده باتری قرار می‌دهد که از آن می‌توان برای افزایش ظرفیت باتری استفاده کرد. الجی‌کم قصد دارد این فناوری را در باتری‌های وسایل نقلیه الکتریکی که در حال حاضر تولیدکنندگان خودرو از آن استفاده می‌کنند، به کار گیرد. همچنین این شرکت در نظر دارد تا نانولوله‌های کربنی را برای مصارف جدید از جمله لایه‌های نیمه‌رسانا درون غلاف کابل‌های ولتاژ بالا و بتن‌های مقاومت بالا عرضه کند.
شرکت الجی‌کم در سال ۲۰۱۳ اولین خط تولید پایلوت خود را با ظرفیت ۲۰ تن در سال راه‌اندازی کرد. کمی بعدتر، این شرکت موفق شد اولین ترکیبات نانولوله کربنی تجاری خود را برای ساخت الکترود باتری، تولید کند.
چگونه مشکل تورم سیلیکون در باتری‌ها با نانولوله‌کربنی حل شد؟
تورم سیلیکون در آند باتری یون لیتیم یکی از مشکلات این نوع باتری‌ها است. محققان آزمایشگاه ملی نورث‌وسترن پاسیفیک (PNNL) با نوآوری، سیلیکون را با نانولوله‌کربنی و کربن ترکیب کرده و میکروکره‌های سیلیکون حاوی نانولوله‌کربنی ساختند که قابلیت استفاده در آند باتری یون لیتیم را داردو می‌تواند به عنوان آند استحکام بالایی داشته باشد.
سیلیکون یک ماده جذاب برای ساخت آند در باتری‌های یون‌لیتیم است، زیرا می‌تواند حدود ده برابر بار الکتریکی بیشتر نسبت به گرافیت در هر گرم، نگه دارد. با این حال، سیلیکون دچار تغییر حجم زیادی در حین فرآیند جذب لیتیم و رهایش لیتیم می‌شود که این موضوع در نهایت موجب بروز مشکلات ساختاری در آند می‌شود.
نانوساختار سیلیکون می‌تواند با مهاجرت درون باتری موجب بروز مشکلاتی شده و به عملکرد الکتروشیمیایی باتری آسیب بزند. برای حل این مشکل، محققان آزمایشگاه ملی نورث‌وسترن پاسیفیک نانوساختاری ارائه کردند که می‌تواند بسط و تورم سیلیکون را محدود کند. این گروه ساختاری حاوی نانولوله‌کربنی، سیلیکون و کربن (CNT@Si@C) ایجاد کردند که به صورت سلسله مراتبی روی هم قرار گرفته و از تخلخل بالایی برخوردار هستند. این ساختار که به صورت میکروکره است، از استحکام بالایی برخوردار بوده و در هنگام جذب لیتیم به صورت محدود متورم می‌شود. میکروکره‌های سیلیکونی دارای استحکام مکانیکی قابل توجهی هستند که دلیل این امر، وجود نانولوله‌های کربنی است که موجب می‌شود تا این میکروکره‌ها ساختاری شبیه به بافته‌هایی از جنس کره پیدا کنند.
نتایج این پژوهش در نشریه Nature Communications به چاپ رسیده است. در این مقاله، محققان نشان دادند که الکترودهای ساخته شده با این میکروکره‌ها می‌تواند به افزایش ظرفیت انرژی باتری یون لیتیم ختم شود، باتری‌هایی که قابلیت استفاده در خودروهای الکترونیکی و دیگر تجهیزات برقی را دارند.
محققان با کنار هم قرار دادن این میکروکره‌ها که ابعادی در حد ۸ میکرومتر دارند، ساختار سیلیکونی متخلخل ساختند. جیسون ژانگ، از محققان این پروژه می‌گوید: «یک ماده صلب مثل سنگ، اگر متورم شود شکسته می‌شود، اما ساختار اسفنج مانند، با جذب مواد در داخل خود متورم نمی‌شود.»
این الکترود سیلیکونی متخلخل با جذب دو برابر بار بیشتر نسبت به گرافیت، کمتر از ۲۰ درصد تورم را تجربه می‌کند. این ساختار برخلاف سیلیکون متخلخل، استحکام مکانیکی بالایی از خود به نمایش می‌گذارد که دلیل آن، وجود نانولوله‌های کربنی است.
منبع: پایگاه خبری فناوری نانو ایران
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.