فناوری نانو
|
قسمت دوم |
|
همان طور که می دانیم فناوری نانو با کوچک کردن ابعاد ،خواصی مانند خواص سطحی را به شدت تحت تاثیر می گذارد.این خصوصیات در برخی زمینه های کاربردی مانند فیلتراسیون به قدری مهم هستند که تاثیر بالایی در کیفیت وکمیت کار آن ها می گذارند.مهمترین عامل اهمیت تاثیر فناوری نانو در فیلتراسیون افزایش نسبت سطح به حجم ومیزان تخلخل ماده ودر نهایت مساحت سطحی است.
انواع فیلتراسیون آلترافیلتراسیون آلترافیلتراسیون جهت جداسازی پروتئین ها ومواد آلی استفاده می شود ودر آلترافیلتراسیون مولکولهایی بزرگتر از 005/0 میکرون جدا میشوند. ابعاد حفرههای فیلتر بین 2 تا 50 نانومتر است.فرایند دیالیز در این محدوده قرار می گیرد.این فرایند با اختلاف فشار بین 1barتا10barصورت می گیرد. این فرایند برای جداسازی و تغلیظ مواد کلوئیدی و سوسپانسیونی به کار میرود.موادی با تخلخل نانومتری در دستگاه های آلترافیلتراسیون برای تصفیه آب استفاده شده است.اسمز معکوس اسمز معکوس فرایندغشایی پرفشاری است که آب در اثر اختلاف فشار از یک غشای نازک عبور میکند تا محتویات و مواد معدنی شامل نمک، ویروسها، سموم و سایر ترکیبات آلوده غیر آلی را جدا کند و اتم ها و مولکولهایی در مقیاس کوچکتر از 001/0 میکرون را در محدوده یونی جدا میکند .بااعمال فشاری بالاتراز فشاراسمز به محلول نمکی آب ازغشا عبورمی کندویون ها پشت غشا می مانند.پربازده ترین روش ازنظرکیفی برای پاکسازی آب اسمز معکوس است .فرایند اسمز معکوس با اختلاف بین 10barتا100barصورت می گیرد.درفیلترهای مربوط به اسمز معکوس ،ابعاد حفرات به صفر می رسدوعبور محتویات از فضاهای بین مولکولی است.اسمز معکوس تکنیکی است که در دیالیز طبی هم از آن استفاده میشود. دیالیز مورد استفادهی افرادی است که مشکل کلیوی دارند. کلیهها باعث تصفیه خون شده، مواد زائد مثل اوره و آب را از خون جدا، و به شکل ادرار از بدن خارج میکنند. یک دستگاه دیالیز به تقلید از عملکرد کلیهها، کار میکند. خون از بدن عبور کرده، وارد دستگاه دیالیز شده و از فیلتر اسمزی عبور میکند تا مواد زائد از آن جدا شود و خون تصفیه شده دوباره به بدن برگردد. نانوفیلتراسیون نانوفیلتراسیون برای جداسازی مواد آلی طبیعی استفاده می شود وابعاد بزرگتر از 1نانومتر را جدا می کند.ابعاد حفرههای نانوفیلتر بین 5/0 تا 2 نانومتر است. روش نانوفیلتراسیون طی چند سال گذشته رونق گرفته است. در نانوفیلتراسیون جداسازی بر اساس اندازه مولکول صورت میگیرد.این روش از نظر هزینه انرژی ودفع یون وابعاد سوراخ در بین روش های دیگر شرایط بهینه ای را ایجاد کرده است.این فرایند با اختلاف فشار بین 5barتا40bar صورت می گیرد. اساساً این روش، جهت حذف اجزای آلی نظیر آلودهکنندههایی در اندازه میکرونی و یونهای چند ظرفیتی میباشد.از دیگر کاربردهای نانوفیلتراسیون میتوان به حذف مواد شیمیایی که به منظور کشتن موجودات مضر به آب اضافه شدهاند، حذف فلزات سنگین مانند جیوه، تصفیهی آبهای مصرفی، رنگزدایی و حذف آلودهکنندهها اشاره کرد. نانوفیلتراسیون میتواند تقریباً از هر منبع آبی، آب پاک به وجود آورد و تمام باکتریهای موجود در آب را حذف کند. نانو فیلتراسیون نسبت به اسمز معکوس و اولترا فیلتراسیون برتری دارد، چرا که در اولترا فیلتراسیون مقدار آلاینده های مصرفی نسبت به حد مجاز بالاتر بوده و در اسمز معکوس میزان خلوص آب حاصله بیشتر از حد محصول است که پیامد آن افزایش قیمت این روش است. فناوری نانو وفیلتراسیون همان طور که بیان کردیم یکی از کاربردهای فناوری نانو استفاده از نانو فیلترها است که گام مؤثری در حفظ محیط زیست و صرفه جویی در انرژی شناخته می شود. از فناوری نانو در تهیه فیلتر استفاده میشود. این فیلترها با کاربردهای مختلف برای استفاده در یخچال، اتومبیل، محیط خانه و بیمارستانها و مراکز درمانی برای حذف باکتری، قارچ، بو و ترکیبات آلی فرار مورد استفاده قرار میگیرند.گازهای مضری مانند فرمالدئید، تولوئن و بنزن که از مبلمان، موکت، فرش، لوازم چوبی و چرمی، وسایل پلاستیکی، سطوح رنگ شده، لوازم آرایش و ... متصاعد میشوند سبب بسیاری از سردردها، سرگیجه، سوزش چشم، مشکلات تنفسی و تشدید آسم میگردند و مقدار این گازها در محیط خانه 2 تا 5 برابر محیط خارج است که نانو فیلتراسیون می تواند نقش مهم و موثری در رفع این مشکلات داشته باشد. فیلترهای نانو لوله های کربنی دانشمندان روش ساده ای برای تولید فیلترها با استفاده از نانو لوله های کربنی ابداع کرده اند که حتی قادر به حذف هیدروکربن های سنگین از نفت خام می باشد. ساخت فیلترها از نانولوله های کربنی فوایدی مانند سهولت نظافت، افزایش استحکام، قابلیت مصرف مجدد و مقاومت آنها در برابر حرارت، دارا می باشد.نانو لوله های کربنی می توانند به طور انتخابی برخی از مواد را از محیط جدا کنند .این قابلیت برای جداسازی مواد شیمیایی خاص قابل استفاده است.فیلترهایی از جنس نانو الیاف نانو الیاف در فیلتراسیون آب ،هواوروغن استفاده می شوند .این الیاف به خاطر داشتن مساحت سطح بالا کارایی بیشتری از فیلترهای پیشین دارد.برخلاف فیلترهای معمولی ، لایه های نانوالیاف توانایی فیلتراسیون ذرات در مقیاس میکرون را دارد که با استفاده از آن می توان فیلترهای ارزان قیمت و با کارایی بالا به دست آورد.مکانیزم فیلتراسیون نانو الیاف با الیاف معمولی متفاوت است. همین ویژگی سبب گسترش محدوده کاربرد این الیاف در جوانب مختلف زندگی روزمره انسان ها شده است. با کاهش قطر الیاف پلیمری از میکرومتر به نانومتر، خواص منحصر به فردی مانند نسبت سطح به حجم بسیار بالا، انعطاف پذیری و خواص مکانیکی عالی در الیاف ایجاد می شود که سبب گسترش کاربرد آنها خواهد شد. فیلترهای ساخته شده ازنانو الیاف قابلیت بسیار بالایی در فیلتراسیون ذرات آلوده دارند و از راندمان بالاتری در مقایسه با فیلترهای سلولزی معمولی برخوردارند. با استفاده ازنانو الیاف می توان فیلترهای تمیز شونده با راندمان بالا و وزن کمتر طراحی و تولید کرد که در نتیجه سبب می شود تفاوت محسوسی را در روش فیلتراسیون نسبت به استفاده از فیلترهای متداول الیافی ایجاد کنیم. تاکنون روشهای متعددی برای تولید الیاف نانومتری در نظر گرفته شده است که از میان آنها روش الکتروریسندگی علاوه بر سادگی از بازده بالاتری برخوردار است و در واقع می توان گفت این روش تنها روشی است که در آینده می توان از آن برای تولید نانو الیاف به صورت هم جهت و پیوسته استفاده کرد. پیش بینی می شود استفاده از نانو الیاف در فیلتراسیون تحول عظیمی را در این بخش به وجود آورد و فیلترهایی با ویژگی های متفاوت خواهیم داشت. به عنوان مثال اگر از یک فیلتر با کیفیت بالا در فرآیند فیلتراسیون هوا استفاده شود، ذرات تا مقیاس 300 نانومتر در این سطح محبوس خواهند شد و بازده این فرآیند به 99.97 درصد ارتقاء خواهد یافت. هر چند اندازه منافذ قرار گرفته روی این گونه فیلترها کوچک و ضخامت فیلتر در محدوده ای است که اجزای فوق العاده کوچک را نیز به دام می اندازد؛ اما در این نوع فیلتراسیون لازم است جریان هوا با فشار وارد شود. در غیر این صورت توانایی فیلتراسیون کاهش می یابد و همانند یک فیلتر معمولی عمل می کند.با استفاده از لایه نازکی از نانو الیاف می توان فرایند فیلتراسیون را در فشار هوای معمولی و جریان هوای کم با کیفیتی مشابه فیلترهایی از جنس الیاف شیشه ای انجام داد. فیلترهای ساخته شده ازنانو الیاف قابلیت بسیار بالایی در فیلتراسیون ذرات آلوده دارند و از راندمان بالاتری در مقایسه با فیلترهای سلولزی معمولی برخوردارند. با استفاده ازنانو الیاف می توان فیلترهای تمیز شونده با راندمان بالا و وزن کمتر طراحی و تولید کرد که در نتیجه سبب می شود تفاوت محسوسی را در روش فیلتراسیون نسبت به استفاده از فیلترهای متداول الیافی ایجاد کنیم قطرنانو الیاف مورد استفاده در این نوع فیلترها به کمتر از یک میکرون می رسد که همین امر باعث زیاد شدن نسبت سطح به حجم ، کوچک شدن منافذ و در نهایت تخلخل بالا می شود. این فیلترها می توانند با وجود کارایی بسیار بالا در فیلتراسیون ذرات ریز، افت فشار را نیز به حداقل برساند. این ویژگی سبب افزایش کارایی فیلتر، کاهش افت فشار و افزایش طول عمر آن می شود. برای مثال ، نانو فیلترهای مورد استفاده در صنایع خودروسازی سبب صرفه جویی در مصرف سوخت و انرژی ، سوختن کامل بنزین در موتور، کاهش آلودگی هوا و مشکلات زیست محیطی و کاهش هزینه ها می شود. این در حالی است که با ورود هوای تمیز به داخل موتور اتومبیل ، بازده موتور افزایش و ورود ذرات آلوده به داخل موتور کاهش می یابد.
تبیان |
|
|
|
علم و فناوري نانو توانايي به دستگرفتن كنترل ماده در ابعاد نانومتري (ملكولي) و بهرهبرداري از خواص و پديدههاي اين بعد در مواد، ابزارها و سيستمهاي نوين است. در واقع فناوري نانو واژهاي است كلي كه به تمام فناوريهاي پيشرفته در عرصه كار در ابعاد بسيار كوچك يعني چيزي در حدود يك ميلياردم متر اطلاق ميشود. در حقيقت كاربرد فناوري نانو از كاربرد عناصر پايه آن هم در حداقل اندازهشان نشأت ميگيرد. هر كدام از اين عناصر پايه، ويژگيهاي خاصي دارند كه استفاده از آنها در زمينههاي مختلف، موجب ايجاد خواص جالبي ميشود. به عنوان مثال از جمله كاربردهاي نانوذرات ميتوان به دارورساني هدفمند و ساده، بانداژهاي بينياز از تجديد، شناسايي زودهنگام و بيضرر سلولهاي سرطاني و تجزيه آلايندههاي محيطزيست اشاره كرد. همچنين نانولولههاي كربني داراي كاربردهاي متنوع ديگري همچون تصويربرداري زيستي دقيق، شناسايي و جداسازي كاملا اختصاصي DNA، ژندرماني و از بينبردن باكتريها هستند. اينها تنها مواردي از كاربردهاي بسيار زيادي هستند كه براي عناصر پايه قابل تصور است. چراكه امروزه به هر شاخه از علم كه مينگريم ردپايي از فناوري نانو را ميبينيم. در واقع در حال حاضر فناوريهاي زيستمحيطي، كشاورزي، تصفيه آب، انرژي، پزشكي و داروسازي، صنايع هوافضا و صنايع نظامي، نساجي و پوشاك، ارتباطات، خودروسازي، حمل و نقل و مواد پيشرفته همگي به كمك علم نانو متحول شدهاند. به دليل گستردگي كاربرد فناوري نانو، در اينجا تنها به نقش اين علم در عرصه پزشكي ميپردازيم. به طور كلي فناوري نانو در 3 محدوده اصلي پيشگيري، تشخيص و درمان كاربرد دارد و ميتواند وضعيت سلامت نسلهاي بعدي را متحول سازد. پيشگيري قبل از بروز بيماري در حال حاضر بيشتر مراقبتهاي بهداشتي جنبه درماني دارند نه پيشگيري. چراكه بيشتر آنها زماني بعد از اولين عفونت يا زخم صورت ميگيرند يعني زماني كه آسيب بافت و درد قبلا اتفاق افتاده است. گاهي اين آسيب ميتواند جبرانناپذير باشد، گاهي نيز يك اثر هميشگي بر جاي ميماند، براي مثال از دستدادن عملكرد قسمتي از بدن يا جاي زخم و سوختگي آثاري هستند كه اثر آنها هميشه ميماند. بنابراين اما گفته ميشود مهمترين جنبه دارورساني در ابعاد نانومتري در آينده، تواناييهاي آنها در پيشگيري از بيماريها و جلوگيري از آسيبهاست. نانوفناوري در اين امر از طريق نظارت مؤثرتر بر سلامت فردي اجازه ميدهد بيماريها در مراحل ابتدايي كنترل شوند. از طرف ديگر، محيطهاي بيمارستاني ضدعفونيشده نيز اجازه فعاليت باكتريها و ويروسها و ديگر ميكروبهايي كه عامل بيماريهاي ثانويه هستند را نخواهد داد. از طرف ديگر شناسايي سريع ساختار ژنتيكي بيمار به پزشك اين اجازه را ميدهد كه دارويي اختصاصي براي آن بيمار تجويز كند.تولد پوششهاي ضدميكروبي: پوششهاي ضدميكروبي با كمك به كاهش پايداري و گسترش ميكروبهايي از قبيل ويروسها، باكتريها و قارچها ميتوانند منافع مهمي را در محدوده مراقبتهاي بهداشتي دربرداشته باشند. اين قبيل پوششها به عنوان عواملي تكميلي و نه به عنوان جايگزين، براي فرآيندهاي گندزدايي و ضدعفوني تجهيزات جراحي و سطوح عامل جراحي (از قبيل داروهاي ضدعفوني و...) در محل به حساب ميآيند. اين پوششها ميتوانند توانايي ميكروبها در چسبيدن و رشد روي سطوحي كه در معرض تماس با بدن بيمار هستند را به حداقل برسانند. اين امر بهطور غيرفعال از طريق پوششهاي غيرچسبان و بهطور فعال از طريق افزودن پوششهايي از قبيل نانوذرات نقره و دياكسيد تيتانيوم كه ميتوانند ميكروبها را بهطور مستقيم از بين ببرند، امكانپذير است. نقره از مدتها پيش به عنوان يك ماده تسكيندهنده و ضدعفونيكننده استفاده ميشده است. روميها روي زخمها از نقره براي درمان زودتر استفاده ميكردند و ايرانيها هم در زمان هخامنشي، در قرن پنجم قبل از ميلاد در لشكركشيهاي طولانيمدت، آب را در ظروف نقرهاي حمل ميكردند. زيرا نانوذرات نقره بهترين مواد براي از بينبردن باكتري هستند. امروزه اين ذرات به درون خانهها نيز راه پيدا كردهاند. در سالهاي اخير توليدكنندگان بزرگ يخچال، داخل يخچالهايشان را با اين نانوذرات پوشش دادهاند. اين سطح ضدباكتريايي كمك ميكند محيطي سالم و تميز در داخل يخچال ايجاد شده و محتويات داخل يخچال براي مدت بيشتري تازه بمانند. همچنين فعاليت سطحي اين نانوذرات در مقياس نانومتر آنقدر افزايش مييابد كه كوچكترين تماس يك باكتري با آن، باكتري را از بين ميبرد. سطوحي كه ميكروبها را فيلتر ميكنند: يكي از مهمترين ابزار پيشگيري از بيماريها، غير از فراهم كردن سطوح ضدعفونيشده، دوري از قرارگرفتن در معرض ميكروبهاي بيماريزاست. اين امر ميتواند به صورت تصفيه هوا يا مايعاتي باشد كه بيمار در طول دوره درمان در معرض آنها قرار ميگيرد. خيلي از ويروسها به علت اين كه كوچكتر از منافذ فيلترها هستند، ميتوانند از فيلترها عبور كنند. در نتيجه اين فيلترها بدون استفاده خواهند ماند. فيلترهاي جديد منافذي با ابعاد نانويي دارند كه كوچكترين ويروسها را هم از خود عبور نميدهند. به كاربردن مواد فعالي مثل نانوذرات نقره يا دياكسيد تيتانيوم و منابع نور ماوراءبنفش ميتواند اين اثر را با از بينبردن ويروسها، باكتريها و قارچهاي بهدام افتاده افزايش دهد. اين قبيل سيستمها قبلا در مبارزه عليه سارس، جهت جلوگيري از انتشار ويروس از بيماران مبتلا به پرسنل پزشكي به كار گرفته شدهاند. هر چه ابعاد حفرات فيلتر كوچكتر و تخلخل آن بيشتر باشد، فيلتر توانايي بيشتري در جداسازي ذرات خواهد داشت. شناسايي اولين نشانههاي بيماري: معاينه وضعيت سلامت بيمار نهتنها در زمان استراحت بعد از عملهاي جراحي و درمان مهم است، بلكه براي معاينه معمول موارد خاص نيز حائز اهميت است. دستگاههاي مراقبت POC در اندازهگيري مولفههاي فيزيولوژي مختلف بدن مانند فشارخون، شيمي خون (ميزان قند، هورمونها و آنتيباديهاي خون)، ضربان قلب و درجه حرارت بدن بيمار، اين روزها كاربرد زيادي پيدا كردهاند. براي تستهاي پيچيدهتر، ابزارهاي مراقبت POC با ابزار آزمايشگاه روي تراشه همراه ميشود و اجازه ميدهد دهها، بلكه صدها بيوملكول مختلف بسرعت اندازهگيري شوند. اين ويژگي به پزشك اجازه ميدهد در هر شرايطي بدون خطر از دستدادن نمونهها و انتظار چندروزه بيمار براي دريافت نتايج از آزمايشگاه، وضعيت او را معاينه كند. در اين صورت احتمال اشتباه در تشخيص به حداقل ممكن ميرسد. در ضمن اين ويژگي امكان انجام آزمايش در جاهاي دورافتاده را نيز فراهم ميكند. تشخيص دقيق بيماري در مراحل اوليه هرچه بيماري يا آسيب به بخشي از بدن زودتر تشخيص داده شود، احتمال درمان موفقيتآميز آن بيشتر خواهد بود. با پيشرفت آزمايشگرهاي زيستي امكان شناسايي ميكروبهاي عامل بيماري قبل از تظاهر بيماري ممكن ميشود. به عنوان مثال با توجه به پيشرفت فناوري تصويري ميتوان با دقت بسيار زيادي، محل حضور سرطان و آسيب وارده به بافتهاي بدن و اندامها را تعيين كرد.كدگذاري عوامل بيماريزا: در پزشكي، شاخصهاي زيستي براي تشخيص حضور بيماري استفاده ميشوند. اين بيماريها ميتوانند بيماريهاي واگيردار (مثل بيماريهاي ويروسي و باكتريايي) و بيماريهاي ژنتيكي (مثل سرطان) باشند. انتخاب نوع بيوملكول به طبيعت بيماريها بستگي دارد، اما ميتواند يك پروتئين،DNA يا RNA باشد. همه شاخصها با اتصال دلخواه يك ملكول بيولوژيكي (يا بيوملكول) به بيوملكول ديگر كار ميكنند (مشابه قفل و كليد يا دندانههاي زيپ). با اتصال بيوملكولها به نانوذرات، شاخصها تغيير وضعيت ميدهند و وضعيتشان توسط دستگاه گزارش ميشود. شاخصهاي زيستي داراي خصوصيات متنوعي هستند. با وجود حساسيت بيشتر آنها ميتوانند حضور ميزان خيلي كمي از ملكولهاي بيماريزا را گزارش دهند. بنابراين بيماري را خيلي زودتر در مرحله رشد آن آشكار سازند. عملكرد آسانتر هم به اين شاخصها كمك ميكند تا سريع و بدون نياز به خالصسازي نمونههاي گرفتهشده از بيمار انجام شوند. با وجود محدوده شناسايي وسيعتر، زيستنمايهها با اتصالدادن بيوملكولها به نانوذرات مختلف، قادر به آشكارسازي بيوملكولهاي (ملكولي كه منشا آن ارگانهاي زنده هستند) هدف بيشتر و در نتيجه بيماريهاي بيشتري هستند. فناوري نانو در 3 محدوده اصلي پيشگيري، تشخيص و درمان كاربرد دارد و ميتواند وضعيت سلامت نسلهاي بعدي را متحول سازد روشهاي تصويربرداري بهروز ميشوند: آشكارسازي پزشكي به پزشكان اجازه ميدهد آثار تاثير بيماري و آسيب به بدن را مشاهده كنند. تاكنون اين تصويربرداري براي بافتهاي خاص مطرح بود (مثلا استخوانها)، اما براي بافتهاي نرم انجام اين فرآيند آنچنان آسان نيست. توسعه فناوري نانو اجازه ميدهد عوامل آشكارساز جديدي ايجاد شوند كه به طور موثري، بافتهاي دلخواه را نشان دهند. اين عوامل تصويربرداري شامل ملكول هدفي هستند كه ميتواند به طور خاصي به بافت آسيبديده بيمار متصل شود و يك ملكول آشكاركننده كه ميتواند با روش MRI يا XRD، ماوراي صوتي يا روشهاي ديگر آشكارسازي در بيمارستانها، مشكل را شناسايي كند. در اين راه فولرينها يا باكيبالها ـ كه قفسههايي از اتمهاي كربن هستند و ميتوانند ملكولهاي آشكاركننده مثل نقاط كوانتومي را در بر بگيرند و به ملكولهاي هدف نزديك شوند ـ پيشگام هستند. در همه موارد عامل آشكارسازي پس از تزريق به بدن بيمار ميتواند با دقت بالا جذب بافت آسيبديده شده و براحتي موقعيت و وخامت بيماري يا آسيب را به پزشك نشان دهد. درمان موثر با نانو ذرات معجزهگر در حال حاضر، مقابله با بيماريها معمولا با روشهاي كاملا قديمي و سنتي صورت ميگيرد. اين در حالي است كه روشهاي نوين نيز هميشه و در تمام موارد موفقيتآميز نيستند و با راهحلها و روشهاي كلي معمولا به حل دسته خاصي از مسائل ميپردازند. افزون بر اين مراقبتهاي بهداشتي امروزه ميتوانند باعث مشكلات متعددي مانند پسزدن يا عكسالعمل نامناسب پيوند عضو شوند. فناوري نانو ميتواند به روشهاي مختلف، به حل برخي از اين مسائل كمك كند. به عنوان مثال خطر پس زدن عضو پيوندي با استفاده از نانو پوششهاي سازگار با بدن ميتواند به كمترين مقدار كاهش يابد و در عين حال راههاي جديدي نيز براي هدايت دقيق داروها به سمت اهداف توسعه يابد.استفاده از ابزارهاي نوين: اغلب درمانهاي امروزي بر پايه دادههاي باليني به دست آمده از بيماران است، با اين حال پاسخ بدن هر بيمار به داروهاي مختلف ميتواند به طور قابل توجهي دگرگون شود، تا جايي كه حتي ميزان كافي داروي مصرفي موثر روي يك فرد ممكن است روي فرد ديگر كاملا خنثي يا حتي براي ديگري مهلك باشد. ابزارهاي نوين تشخيص كه بر پايه فناوري نانو هستند ميتوانند به سرعت و با اطمينان نمونههاي بيمار را بررسي كنند و حضور تكرارهاي ژنتيكي خاص كه شخص را مستعد يا حساس به داروي بخصوصي ميكنند، همچنين سطوح و نوع پروتئينهايي كه 450CYP را توليد ميكنند، مشخص سازند. تحول در توليد بافتهاي جايگزين: به قرار دادن جسمي در بخش خاصي از بدن، كاشت اطلاق ميشود. كاشت يا ايمپلنت شامل عملكردهاي متفاوتي ميشود. از جايگزينكردن مفصل زانو و فنرهايي كه شريانها را باز نگاه ميدارد تا دستگاههاي پوياي كارگذاري شده مانند دستگاه تنظيم ضربان قلب و سمعك (براي جبران كمشنوايي) را ميتوان در اين دسته قرار داد. در تمام اين موارد كاشت بايد طوري انجام شود كه با بافتهاي بدن تقابل نزديكي داشته باشند. يكي از مسائل كليدي، اطمينان از چسبيدن سلولهاي بيمار به كاشت در جايي كه نياز باشد، مثل اتصال استخوان است كه به بازسازي بافت آسيبديده كمك ميكند. برعكس در جايي ديگر مثل فنرهاي بازكننده رگ نبايد چنين اتفاقي رخ دهد. در چند ساله اخير مشخص شده است خصوصيات فيزيكي و شيميايي مواد، هر دو در قابليت چسبيدن سلولها و بيوملكولها بـه كاشت موثرند. براي مثال وجود حفرهها ميتوانند اتصال سلولي را بيشتر كنند. در حالي كه سطوح كاملا صاف در كمترين حد به سلولها اجازه چسبيدن ميدهند. همراه كردن سطوح با ملكولهايي مشابه ملكولهايي كه در بافت وجود دارد، چسبندگي را زياد ميكند. براي مثال در كاشت تيتانيوم استخوان، پوششي از دياكسيدتيتانيوم نانوساختار وجود دارد كه اتصال به استخوان را بهبود ميدهد. همچنين پوشش الماسي شكل فنرهاي بازكننده رگ و لولههاي مجراهاي داخلي كه صاف و مسطح است، كاهش چشمگيري در چسبندگي پروتئينهاي خون و سلولها دارد. درمانهاي نوين: بسياري از داروهايي كه ظرفيت بالاي درماني دارند به علت عوارض جانبي يا مشكل توليدشان به شكلي كه براحتي قابل واگذاري به بيماران باشد، توسعه نمييابند. در اين گونه موارد فناوري نانو راهكارهايي را با تركيب اجزاي فعال داروها با ملكولهاي دوامآور يا با فناوريهاي جديد توليد دارو به حالت پودر خيلي ريزتر ارائه داده است. براي مثال برخي از شركتها در حال حاضر داروهاي تنگي نفس و مسكن را به صورت پودري با ابعاد نانومتري توليد ميكنند كه استنشاق آنها نسبت به روشهاي سنتي جذب سريعتري دارد. توليد داروي ضدويروس ايدز ازجمله دستاوردهاي علم نانو است. همچنين درمانهاي جديد سرطان از راه فناوريهاي نانوي نيرو مغناطيسي در حال توسعه هستند. اين درمانها براساس نانوذرات آهن مغناطيسي است كه با تغيير يك ميدان مغناطيسي اعمال شده قابل گرم شدن هستند. اين حرارت باعث ميشود سلولهاي سرطاني كه از سلولهاي معمولي به دما حساستر هستند از بين بروند. دارورساني هوشمند: اطمينان از اين كه دارو به بافت يا بخش مورد نظر بدن بيمار هدايت شود، همچنين اطمينان از ميزان داروي استفاده شده، 2 نمونه از مهمترين مسائل پزشكي نوين هستند. اين مساله به طور خاص براي درمان سرطان اهميت دارد، چون داروهاي شيميدرماني براي سلولهاي عادي و سرطاني مانند سم عمل ميكنند. فناوري نانو راهكارهايي را براي رفع اين مشكلات پيشنهاد ميكند. براي مثال، پوشاندن دارو با ملكولهاي مختلف ميتواند آن را در آب سريعتر حل كند (براي بهكارگيري راحتتر) كه به آن اجازه ميدهد خيلي آسانتر به غشاهاي سلولي وارد شود و حتي دارو را به بافت يا عضوي خاص برساند. علاوه بر اين ابزارهاي جديدي مثل iMED، حفرههايي با ابعاد نانو دارند كه با تغيير در اندازه و طولشان، رهايش داروهايي مثل انسولين را كنترل ميكنند. چنين ابزاري را ميتوان در بدن بيمار قرار داد و در طول هفته به آن اجازه رهايش داد، به اين ترتيب ديگر نيازي به تزريقات منظم هفتگي نيست. مهندسي بافت: بسياري از فعاليتهاي فناوري نانو در جهت كمك به پزشكان براي علاج بيماريها يا ترميم جراحات است. يكي از اين بخشهاي مرتبط با پزشكي، مهندسي بافت است. به طور كلي مواد ساخت بشر يا مواد طبيعي به چند دسته اصلي: سراميكها، فلزات، پليمرها، ساختارهاي تركيبي (كامپوزيت) و بيومواد تقسيم ميشوند. با توجه به قرار گرفتن ساختارهاي طبيعي در اين بخشها، تلاش محققان دستيابي به موادي است كه بتوانند كاركرد مواد اصلي را جبران كنند. اين بخش از تحقيقات، دانشي به نانو بيوميمتيك (Biomimetic به معناي زيست تقليد) را ايجاد كرده است.
فريبا فرهاديان |
|
|
|
نانوتكنولوژي عمر كوتاهي در عرصه فناوري دارد و تنها يكي از شاخه هاي درخت پربار تكنولوژي است اما جذابيت هاي بسياري ايجاد مي كند. به طور مثال نانوتكنولوژي وعده هاي بسياري به ما مي دهند از جمله: كامپيوترهاي سريع تر، درمان سرطان ها و حل بحران انرژي. مسئله اينجاست كه دستيابي به اين اهداف چقدر زمان مي برد و چه زيرساخت هاي مهمي را نياز دارد. آيا رسيدن به آنها نزديك است يا راهي طولاني پيش رو داريم. تعريفي كه براي نانوتكنولوژي ارائه شده، به اين شرح است: نانوتكنولوژي فهم و كنترل مواد در ابعاد بين يك تا صد نانومتر است. (يك نانومتر يك ميلياردم متر است). پديده هاي منحصر به فردي كه در ابعاد يك تا صد نانومتر روي مي دهد، انسان را قادر مي كند كاربردهاي جديدي براي آن ابداع كند. نانوتكنولوژي با عكسبرداري، اندازه گيري، مدل سازي و دستكاري مواد در اين ابعاد نانومتري سروكار دارد. - هنگامي كه چيزي در ابعاد نانو باشد، ابعاد آن حداقل در يك بعد در حد يك تا صد نانومتر است. به همين دليل اين مواد بسيار كوچك هستند و با چشم ديده نمي شوند. حتي با ميكروسكوپ هاي نوري خاص. به هرحال، اخيرا دانشمندان توانسته اند از ابزارهاي جديد مواد مجبور به استفاده از وسايلي از جمله ميكروسكوپ هاي كاونده استفاده كنند و با فرآيندهايي به توليد و دستكاري عموم مواد بپردازند. - بسياري از مواد معمولي در ابعاد نانو از خود خواص غيرعادي نشان مي دهند. به عنوان مثال طلا مقاومت الكتريكي فوق العاده درخشنده و زردرنگ است در حالي كه نقطه ذوب پايين تر يا واكنش شيميايي سريع تر. براي مثال، در ابعاد ماكرو، طلا زماني كه ابعاد آن به 24نانومتر برسد به رنگ قرمز درمي آيد. ذرات ريزتر طلا با نور واكنش متفاوتي دارد بنابراين ذرات طلا، رنگ هاي مختلفي آشكار مي كند كه به عوامل بسياري بستگي دارد. اين عوامل اندازه نانو ذرات طلا و همچنين شكل اين ذرات است. رنگ نانوذرات طلا با توجه به اين عوامل قرمز، زرد يا آبي است. مثال ديگر از نانو ذرات موادي هستند كه در كرم هاي ضدآفتاب كاربرد دارد كه به نظر مي رسد مطابقتي با خواص آن در كرم هاي ضدآفتاب و موانع نور خورشيد استفاده مي شود. اين مواد يكي از اجزايي است كه باعث مي شود رنگ كرم، سفيد به نظر برسد. اكنون توليدكنندگان از نانوذرات براي توليد كرم ها و ژل هاي شفاف استفاده مي كنند كه علت آن شفافيت و بي رنگي نانوذرات اكسيد تيتانيوم است. خواص ديگر مواد نيز هنگامي كه در فلزي نرم و درخشان است كه براي توليد قوطي هاي ليموناد استفاده مي شود. نانوذرات بسيار واكنش پذيرند زيرا سطح آنها از حالت ماكروسكوپيك بيشتر است. محققان مي خواهند اين رفتارهاي متفاوت و غيرعادي مواد در ابعاد نانو را براي ايجاد تكنولوژي جديد تحت كنترل قرار دهند. محققان رشته هاي مختلف با كنترل اين رفتارهاي جديد، آرزوي ساخت وسايل جديدي را از توليدات روزانه مثل جوراب هاي ضد باكتري و راكت هاي سبك تر تنيس، سلول هاي خورشيدي و كامپيوترهاي سريع تر و كوچك تر يا درمان هاي دارويي گزينشي دارند. بسياري از دانشمندان فكر مي كنند كه احتمال تحقق اين آرزوها بسيار زياد است. علم و فناوري نانو توانايي به دست گرفتن كنترل ماده در ابعاد نانومتري و بهره برداري از خواص و پديده هاي مواد، ابزارها و سيستم هاي نوين است. اين تعريف ساده خود دربرگيرنده معاني زيادي است. به عنوان مثال فناوري نانو با ماهيت فرارشته اي خود، در آينده دربرگيرنده همه فناوري هاي امروزي خواهد بود و به جاي رقابت با فناوري هاي موجود، مسير رشد آنها را در دست گرفته و آنها را يكپارچه خواهد كرد. علم بشري اينك در آستانه دستيابي به اين عرصه است تا ساختارهايي بي نظير بسازد كه در طبيعت نيز يافت نمي شود. فناوري نانو: كاربردهايي را به منصه ظهور مي رساند كه بشر تاكنون از انجام آن به كلي عاجز بوده به عنوان مثال: -ساخت مواد بسيار سبك و محكم براي مصارف مرسوم يا نو -ورشكستگي صنايع قديمي همچون فولاد با ورود تجاري مواد نو - كاهش يافتن شديد تقاضا براي سوخت هاي فسيلي - همه گير شدن ابركامپيوترهاي بسيار قوي، كوچك و كم مصرف - سلاح هاي سبك تر، كوچك تر، هوشمندتر، دوربردتر، ارزان تر و نامريي تر براي رادار - شناسايي فوري كليه خصوصيات ژنتيكي و اخلاقي و استعدادهاي ابتلا به بيماري - ارسال دقيق دارو به آدرس هاي مورد نظر در بدن و افزايش طول عمر - از بين بردن كامل عوامل خطرناك جنگ شيميايي و ميكروبي - از بين بردن كامل ناچيزترين آلاينده هاي شهري و صنعتي - سطوح و لباس هاي هميشه تميز و هوشمند - توليد انبوه مواد و ابزارهايي كه تا قبل از اين عملي و اقتصادي نبودند. و بسياري از مواد غيرقابل پيش بيني ديگر اين موارد، فقط تعداد محدودي از محصولات انتظار رفته از نانوتكنولوژي است. انسان در معرض يك انقلاب اجتماعي تسريع شده و قدرتمند است كه ناشي از علم نانوتكنولوژي است. دانشمندان در آينده نزديك مي توانند اولين آدم آهني را در مقياس نانومتري بسازند كه قادر به همانندسازي است. بايد ديد آيا طي چند سال آينده با توليد انبوه نانو روبات ها، تقريبا تمامي فرآيندهاي صنعتي و نيروي كار كنوني، از رده خارج خواهند شد؟ كالاهاي مصرفي فراوان، ارزان، شيك و بادوام خواهند شد؟ آيا دارو جهش هاي سريع و كوانتومي به جلو را تجربه خواهد كرد؟ سفرهاي فضايي و همانندسازي، امن و مقرون به صرفه خواهد شد؟ سبك هاي زندگي ما در آينده حتما دستخوش تغيير قرار مي گيرد و بايد ديد اين شاخه از فناوري تا چه حد در آن تغيير ايجاد مي كند. منبع: کیهان |
|
|
|
صنایع خوردرو سازی از بزرگ ترین صنایع جهان می باشد و در کشور ما نیز از اهمیت بسزایی برخوردار است. با توجه به رشد روز افزون و پیشرفت صنعت خودروسازی استفاده از فناوری های نوین نیز در این صنعت از اهمیت فراوانی برخوردار است و نانوفناوری به عنوان یکی از مهم ترین عوامل در این زمینه حائز اهمیت می باشد. فناوری نانو به عنوان انقلاب صنعتی قرن آینده اثرات فراوانی در صنایع گوناگون خواهد داشت. یکی از چشم اندازهای امیدوارکننده این فناوری پیشرفته، تحول در صنعت خودروسازی است. یکی از اصلی ترین موضوعات فناوری نانو، ساخت مواد با خواص جدید است. این مواد ارزش افزوده وکارایی بسیار بالاتری در تمام صنایع خواهد داشت که صنعت خودرو نیز از آن مستثنی نمی باشد. در این مقاله به منظور درک اهمیت این فناوری برای مدیران و کارشناسان صنعت خودرو، نگاهی گذرا به کاربردها، شرکت های فعال در این حوزه و محصولات تجاری شده آن خواهیم داشت. فناوری نانو، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم های جدید با دردست گرفتن کنترل در سطح مولکولی و اتمی و استفاده از خواصی است که در آن سطوح ظاهر می شود. گستردگی علوم و فناوری نانو موجب تعریف کاربردهای بسیار زیادی در عرصه های مختلف علمی و صنعتی شده است. کاربردهای فناوری نانو در همه جا همراه با هزینه کمتر، دوام عمر بیشتر، مصرف انرژی پایین تر، هزینه نگهداری کمتر و خواص بهتر است. از هم اکنون بازار بزرگی برای به کارگیری مواد جدید در محصولات فعلی در حال شکل گیری است، موادی می توانند خواص جدید و فوق العاده ای به محصولات موجود بخشیده و موجب کاهش قیمت تمام شده آنها شوند. به عنوان نمونه نانو لوله های کربنی با وزن بسیار کمتر و استحکام بسیار بیشتر نسبت به موادی چون فولاد، بخش زیادی از صنایع را در آینده تحت تاثیر خواهد داد. صنعت خودروسازی یکی از بزرگترین صنایع جهان است و در کشور ما نیز از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. توجه به کارگیری فناوری های جدیدی چون فناوری نانو، در چنین صنعتی ضروری است. یکی از اصلی ترین موضوعات فناوری نانو، ساخت مواد با خواص جدید است. این مواد ارزش افزوده بسیار بالا و کارایی بالاتری در تمام صنایع خواهند داشت که صنعت خودرو نیز از آن مستثنی نمی باشد. ساخت بدنه های سبک تر و مقاوم تر برای خودرو، ساخت لاستیک هایی با مقاومت سایشی بهتر، ساخت قطعات موتور با عمر چند برابر، کاهش مصرف سوخت خودرو، ساخت باتری هایی با انرژی بالا و دوام بیشتر، نانوساختارهایی مبتنی بر کربن به عنوان سوپر اسفنج هیدروژنی در خودروهای پیل سوختی، ساخت حسگرهای چند منظوره برای کنترل فرایند مختلف در خودرو، ساخت کاتالیزورهای اگزوز خودرو برای کاهش آلودگی هوا، ساخت لایه های خیلی محکم با خصوصیات ویژه ای مثل الکتروکرومیک (رنگ پذیری الکتریکی) یا خودپاک کنندگی برای استفاده در شیشه ها و آینه های خودرو و سازگار کردن خودرو با محیط زیست و بسیاری موارد دیگر از جمله کاربردهایی هستند که فناوری نانو در صنعت خودرو خواهد داشت. همچنین جایگزینی کربن سیاه ( Black Carbon) تایرها با ذرات رس و پلیمرهای نانومتری، فناوری جدیدی است که تایرهای سازگار با محیط زیست و مقاوم در برابر ساییدگی را به ارمغان می آورد. یکی از اثرات مثبت فناوری نانو، بالا بردن بازده موتورهای احتراق داخلی فعلی است. این موتورها حدود پانزده درصد انرژی ذخیره شده در بنزین محرکه تبدیل می کنند، از طرف دیگر وزن متوسط خودروهای امروزی حدود هزار و پانزده کیلوگرم می باشد، ولی با استفاده از فناوری نانو، پیش بینی می شود که بتوان بازده را تا پنج برابر افزایش داد و نیز وزن وسایل نقلیه را به میزان 10 برابر کاهش داد؛ پس می توان امیدوار بود که وسایل نقلیه با استفاده از این فناوری تا 50 درصد بهبود کارایی داشته باشند. کل درآمد صنایع خودروسازی از یک تریلیون فراتر می رود (مثلا فروش شرکت جنرال موتورز که حدود 15/1 درصد از بازار 2001 را در دست داشت، در این سال 177/3 میلیارد دلار در این سال بود). الگوهای خرید وسایل نقلیه جدید، تابع اقتصاد جهانی است. در شرایط رکود فعلی، عوامل اقتصادی مثل مصرف اندک سوخت و سوخت های جایگزین اهمیت فزاینده ای دارد. با افزایش میزان تولید جهانی و کاهش سود تولیدکنندگان خودرو و صنعت حمل و نقل بیش از همیشه خواهان اصلاحاتی در محصول و فرایند تولید می باشند. خصوصیات ویژه صنعت خودروسازی، آن را به بازاری مستعد برای ورود فناوری نانو تبدیل کرده است. این بازار بسیار بزرگ است و با پیشرفت زمان، توسعه سریعی برای ایجاد محصولات جدید دارد (حداقل در مقایسه با دیگر محصولات پیچیده). صنعت خودرو از طرفی در معرض فشارهای ناشی از قیمت سوخت و مسائل ایمنی و از طرف دیگر به شدت تحت تاثیر سلایق و تنوع درخواست مشتریان برای مدل های جدید خودرو است. بنابراین تمایل به ورود فناوری های نوین در این صنعت وجود دارد. خودرو مثل البسه برای بسیاری از افراد ضروری نیست، بلکه وسیله ای برای ابراز شأن و منزلت و سبک زندگی نیز به شمار می رود. به دلیل موارد مذکور صنعت خودرو یکی از اولین نقاط ورود فناوری هایی است که بیش از عملکرد، نوگرایی در آنها مطرح است. پوشش های پنجره الکتروکرومیک، که می توانند به صورت دلخواه یا خودکار شیشه ها را تیره سازند، یک کاربرد بالقوه فناوری نانو است که احتمالا پیش از نفوذ به دیگر بازارها همچون صنعت ساختمان در ساخت خودروهای پیشرفته جایگاهی خواهند یافت. عوامل اصلی رقابت در صنعت خودروسازی همانند سایر بخش ها، رقابت در صنعت خودروسازی از یک سو در زمینه تلاش برای کاهش هزینه ها، و از دیگر سو، افزایش کارایی و غلبه بر مشکلات زیست محیطی است. عوامل اصلی رقابت در صنعت خودروسازی عبارتند از: ـ قیمتـ ایمنی و امنیت ـ کارایی سوخت ـ ارتباطات/اطلاعات ـ عملکرد بهتر ـ کاهش آلودگی هوا ـ زیبایی ـ راحتی در تمامی این زمینه ها، شرکت های خودروسازی یا در حال استفاده از فناوری نانو برای کسب قدرت رقابت بالاتر هستند، و یا این فناوری، در آینده توسط این شرکت ها به کار گرفته خواهد شد. بسیاری از کاربردهای پیشنهادی فناوری نانو، مشخصات نسل بعدی خودروها را تعیین خواهد کرد. استفاده از فناوری نانو به عنوان قدرتمندترین فناوری توانمند ساز موجب به دست گرفتن نقش رهبری در زمینه این فناوری خواهد شد. فناوری میکرو نانو در حال تغییر دادن صنعت خودرو می باشند. تولید کنندگان صنعت خودرو نیز مشتاق استفاده از نوآوری برای بهبود عملکرد، راحتی و ایمنی خودرو می باشند. عامل تصمیم گیرنده برای پذیرش این فناوری ها مقرون به صرفه بودن آنهاست. بنابراین در چند سال بعدی پیشرفت های اصلی فناوری نانو در زمینه زیر خواهد بود: ـ عملکرد بهتر: مربوط به کارایی موتورهای بهبود یافته و استفاده از مواد سبک ومستحکم تر می باشد که همگی آنها تحت تاثیر فناوری نانو قرار خواهند گفت. ـ به کارگیری لایه های نازک بر روی بلبرینگ ها و قطعات تحت اصطکاک به جای استفاده از روان کننده ها ـ فیلتر های الکترواستاتیک جدید ـ کاتالیزورهای جدیدی که از مواد بسیار متخلخل و سطوح انتخابگر شیمیایی بهره می برند. ـ نانو ذرات در افزودنی های رنگ ها به کار رفته و اثرات رنگی جدید، سختی بیشتر، و دوام بالاتر را موجب می شوند. کاربردهای میان مدت شامل قطعات موتور ساخته شده از سرامیک های جدید، پلاستیک های با استحکام بالا، و عایق های لرزشی بهتر مبتنی بر نانو سیالات مغناطیسی می باشد. کابردهای بلند مدت شامل سیستم یاری رسان رانندگی مبتنی بر واقعیت تکمیل شده، خودروهایی که با انرژی تجدیدپذیر کار می کنند و تولید شخصی می باشد. کاربردهای فناوری نانو در صنعت خودروسازی ـ مواد نانو ساختارـ مواد سبک ـ افزایش استحکام و سختی ـ افزایش طول عمر ـ مواد ضد آتش ومحافظت کننده دمایی ـ مواد مهندسی شده ـ حسگری و پایش - مواد هوشمند ـ افزایش شفافیت ـ پنجره هایی با قابلیت کنترل میزان نور و گرمای خورشید ـ پنجره های تمیز ـ محافظت در برابر آلودگی ـ پلاستیک ضدنشت ـ مواد فوق العاده چسبناک ـ رنگ های دارای کارکرد خاص ـ خودتمیزشوندگی انرژی ـ پیل سوختیـ الکترولیت نانوساختار ـ پیل خورشیدی ـ نانوفراورش ـ پیل های خورشیدی مجهز به چاه کوانتومی ـ تجهیزات غیر بلوری حساس شده به کمک رنگ ـ پیل های خورشیدی آلی ـ ترکیب مولکول های آلی یا غیر آلی ـ ذخیره سازی انرژی بازده بالا ـ بازده انرژی ـ مصرف هوشمند انرژی انتقال نیرو ـ بهبود کارایی ـ صرفه جویی در هزینه ـ موتور هوشمند ـ مایعات خنک کننده حسگری و نمایش ـ نمایش وضعیت فیزیکی مواد ـ حسگری حرکتی ـ ژیروسکوپNEMS و MEMS ـ حسگرهای شیمیایی/زیستی ـ تعیین وضعیت تایرها ـ حسگرهای کیسه هوا روشنایی ـ سیستم روشنایی کم مصرف یکپارچهـ منابع روشنایی جدید پردازش داده و ارتباطات ـ ابزارهای الکترونیکی مولکولی ـ تراشه های قدرتمند و ذخیره داده ها ـ بهبود سیگنال ها ـ ارتباطات سریع ـ تفریحات ـ رانندگی توسط هوش مصنوعی بینایی ـ نمایشگرهای مسطح با تفکیک پذیری بالاـ یاری رسان های رانندگی (واقعیت بهبود یافته) ـ هولوگرافی همزمان ـ سیستم ناوبری ایمنی ـ سیستم ایمنی پیشرفتهـ تشخیص الگوی رانندگی ـ حفاظت بیومتریک ـ کاربردهای زیست پزشکی ـ بهداشت ـ رفع خستگی ـ آسایش تولید ـ طراحی خوردو شخصی ـ مدلسازی سریع ـ تولید مواد به روش خود آرایی ـ تولید قطعات الکترونیکی توسط خودآرایی ـ رشد مواد ـ نانو کارخانه با اندازه شخصی ـ رنگ آمیزی محیط زیست ـ بازیابی ـ تولید زیست سازگار ـ پاکسازی آلودگی های خارج شده ازاگزوز ـ کاهش سروصدا مروری بر محصولات نانو در حوزه خودرو ـ باتری های دارای ساختار نانوـ کاتالیزور سوختی نانوذره ای ـ کاتالیزور پیل سوختی ـ غشای نانو حفره ای ـ مبدل کاتالیستی الکترونی ـ نانوالیاف برای فیلتر کردن هوا - سیستم خالص سازی هوای نانو ـ نانو لوله های کربنی برای مواد مورداستفاده درخودرو ـ آئروژل نانوساختار ـ درزگیر آلیاژی ـ روکش های نانو برای تایرها ـ تولید مخازن پلاستیکی با کارآیی بالا با استفاده از فناوری نانو ـ نانوسیالات ـ فناوری خنک کننده برای خوردو ـ نانو اندازه گیری ـ فرآیند جریان آرام نازک دینامیک ـ حسگرهای تصویری سه بعدی نتیجه گیری همان طور که ملاحظه کردید فناوری نانو تاثیرات زیادی در بخش های مختلف خودرو، از جمله رنگ، شیشه بدنه، لاستیک، پیل سوختی، و بسیاری از مواد دیگر خواهد داشت.کشور ما با داشتن منابع غنی معدنی و مخازن عظیم نفتی باید انگیزه بیشتری برای دستیابی به این فناوری داشته باشد. تاثیرات فناوری نانو بر ارتقا کیفیت مواد به کار رفته و در قسمت های مختلف خودرو وخصوصیات ویژه ای که آن مواد پیدا می کنند مهمترین مقوله ای است که باید به آن توجه کرد. همچنین تاثیرات بسزایی که استفاده از این فناوری در محیط زیست می گذارد قابل توجه است. مواد اولیه مورد نیاز برای هر صنعت، نقش مهمی در کیفیت ، قیمت و قابلیت های محصول تولید شده آن صنعت دارد. اگر بتوان از موادی با کیفیت بهتر، قیمت کمتر و کارایی بیشتر در ساخت قطعات خودرو استفاده کرد، خودروهای آینده علاوه بر آلودگی کمتر، از قیمت مناسب و قابلیت های بیشتر برخوردار خواهند بود. با توجه به هشیاری روزافزون جهانی در بخش فناوری نانو و اقدامات صنایع مختلف از جمله صنعت خودروسازی در جهان، ما نیز باید درصدد باشیم که سهمی هرچند اندک از این بازار را در دست بگیریم. با مطالعه کارهای تجاری شرکت های خودروسازی در می یابیم که شرکت های بزرگ در این زمینه کارهای تجاری کوچکی را انجام داده اند. گرچه در زمینه تحقیقاتی فعالیت فراوانی کرده اند اما در تولید تجاری مثلا با استفاده از فناوری نانو دست به تولید رکاب برای یک خودرو زده اند (شرکت جنرال موتورز) با یک قاب آینه (شرکت فورد) که شاید از اهمیت خاصی برخوردار نیست، اما در حقیقت تلاش تجاری آنها به منظور در دست گرفتن بازار بوده است تا کارهای تحقیقاتی تجاری و آزمایشگاهی شان را با ارزیابی های تجاری در آینده به صورت تولید انبوه درآورند. نکته دیگر که باید به آن توجه کرد توسعه دیگر صنایع پایین دستی و بالادستی است. تقاضای شرکت های خودروسازی مثلا نانوکامپوزیت ها می توانند سازندگان این مواد را به تحریک وادار و باعث پیشرفت صنایع پتروشیمی برای تولید نانوکامپوزیت گردد، که "تا نیاز وجود نداشته باشد چیزی به وجود نمی آید". باید درخواست از طرف یک مصرف کننده باشد تا تولید کننده بتواند خطر کند و پا به عرصه بازار بگذارد. شرکت های خودروسازی ما باید توجه داشته باشند که با تحقیق و توسعه، تولید محصولات بهبود یافته با کمک فناوری نانو درخواست های منطقی تولید کنندگان داخلی و خارجی را پاسخ دهند و سهمی از بازار را به دست گیرند. در مجموع سیاست گذاران و بخش های تصمیم گیری صنعت خودرو باید از گستره فرصت های ارائه شده توسط این فناوری آگاه شوند تا بتوانند سیاستی مطلوب اتخاذ کنند. با برگزاری سمینارها و کارگاه های آموزشی و ارتباط با دانشگاه ها می توان این امر را سرعت بخشید و سپس تولید، هرچند اندک می تواند برایمان کارگشا باشد (حتی اگر امکان تولید داخلی نبود می تواند با کسب اطلاعات کافی درباره تاثیرات صنعت خودروسازی از فناوری نانو، با چشمان باز، واردات و انتقال فناوری را هدایت کرد). پی نوشت ها :
1ـ رئیس اداره اطلاع رسانی و ارتباط با رسانه های گروه خودروسازی سایپا
منابع: |
|
نانوتكنولوژي در صنايع نيمههادي |
|
صنايع نيمههادي در سير تكامل خود در حال رسيدن به نقطهاي است كه توانايي آن براي توليد نقاط كوچكتر با مشكلاتي جدي همچون اثرات كوانتومي و نوسانات سطوح اتمي روبرو خواهد شد. مشكلات ديگر در راه پيشرفت CMOS عبارتند از مصرف بالا، اتلاف حرارت و هزينه بسيار بالاي ساخت. اين مسائل در آينده مانعي سخت براي توليد نيمههاديهاي كارآمد خواهد بود. به گفته NanoMarkets ، نانوتكنولوژي به ادامه پيشرفت و توليد CMOS كمك خواهد كرد و همچنين فناوريهاي جديد را قادر خواهد ساخت تا گوي سبقت را در جلب رضايت بازار از CMOS بربايند.غولهاي بزرگ صنعتي همچون فرياسكيل ، آيبياِم، اينفينئون و اينتل پشتوانة مهمي براي نانوحافظهها به حساب ميآيند. يك گزارش جديد از NanoMarkets بيانگر اين مطلب است كه همانطوركه روشهاي كنوني ليتوگرافي به پايان راه خود رسيدهاند، ابزارهايي كه براي توسعه، توليد و آزمايش CMOS به كار ميروند، نيز بايد بر پاية نانوتكنولوژي طرحريزي گردند. پرتوافكن مستقيم الكترونيكي كه در توليد ASIC به كار ميرود، نمونههاي از ابزاري است كه به كمك نانوتكنولوژي بوجود آمدهاست. اما نانوماركتز معتقد است كه كاربرد واقعي نانوتكنولوژي در توليد محصولات جديد، با توجه به خصوصيات مواد مقياس نانو ميباشد. بخشهايي از صنعت نيمههادي كه بيشترين تأثير نانوتكنولوژي در آنها ديده ميشود خارج از مقوله CMOS قرار دارند. به گفته نانوماركتز اين موضوع در موارد زير به وضوح ديده ميشود: حافظه غيرفرار: حافظه غيرفرار يكي از عوامل تقويت محاسبات سيار است. اما با توجه به اينكه حجم و سرعت فناوري Flash محدود ميباشد، حافظههاي جديد كه در طراحي آنها از نانوتكنولوژي بهره گرفته شده است، كارايي بهتري را از خود نشان دادهاند. FRAM و MRAM نمونههايي از اين نوع حافظهها هستند. الكترونيك پليمري: سوني، زيراكس و سايرين آمادهاند كه محصولات الكترونيك لايه نازك را وارد بازار كنند. الكترونيك پليمري، برخلاف CMOS، از خصوصيات حرارتي بسيار خوبي برخوردار است و هزينه توليد در حجم كم را پايين ميآورد. اين خصوصيات امكان توليد محصولات جديدي را به وجود ميآورد. در سال 2006 نمايشگرهاي بزرگ رولي و همچنين برچسبهاي RFID با قيمت پايين توليد خواهد شد كه امكان استفاده از آنها براي اجناس يكبارمصرف فراهم خواهد شد. نانوحسگر: نانوحسگرها نسبت به رقباي خود از آستانه تشخيص بسيار پايينتري برخوردارند. آنها قادرند در زمينه كشف امراض بيولوژيك نقش مهمي را ايفا كنند. به گونهاي كه در مورد اعلام وجود سرطان، از سرعت بسيار زيادي برخوردارند. گزارش NanoMarkets بيانگر اين مطلب است كه نانوتكنولوژي بهزودي ميتواند در مديريت حرارتي و اتصالات داخلي پرسرعت، به ميزان قابلتوجهي كمك نمايد. در زمينه اتصالات داخلي پرسرعت ميتوان از نانولولهها استفاده نمود زيرا توانايي آنها در انتقال جريان از مس خيلي بيشتر است و ميتوان آنها را به روشهاي قابل انطباق با CMOSها رشد داد (اينفينئون در سال 2002 اين قابليت را نشان داد). از نانولولهها ميتوان خنككنندههاي بسيار خوبي براي رفع مشكلات حرارتي ساخت (همانند قطعاتي كه اينتل از سال 2002 به بعد به كارشان گرفت) و يا ميتوان با ايجاد جرقه بين آنها جرياني از هواي خنك توليد نمود. از اين گزارش چنين نتيجه گرفته ميشود كه فرصتهاي قابل توجهي در نانوالكترونيك وجود دارد. بهگونهاي كه در سال 2006 نانوحافظهها به تنهايي 1/3 ميليارد دلار سودآوري خواهند داشت. همانگونه كه در بالا توضيح دادهشد، اين امر هماكنون در قالب روشهاي جديد براي تكميل CMOSها آغاز شدهاست. اين گزارش نشان ميدهد كه سازندگان نيمههاديها از هماكنون بايد به فكر طرح ريزي براي بهكارگرفتن نانوتكنولوژي در توليدات خود باشند. در غير اينصورت بايد از دست دادن توليدات بزرگ آينده را بپذيرند، كه البته پذيرفتن اين ريسك بسيار دور از ذهن بهنظر ميرسد. منبع :www.irannano.com |
|
||
|
||
|
قسمت دوم |
|
همان طور که می دانیم فناوری نانو با کوچک کردن ابعاد ،خواصی مانند خواص سطحی را به شدت تحت تاثیر می گذارد.این خصوصیات در برخی زمینه های کاربردی مانند فیلتراسیون به قدری مهم هستند که تاثیر بالایی در کیفیت وکمیت کار آن ها می گذارند.مهمترین عامل اهمیت تاثیر فناوری نانو در فیلتراسیون افزایش نسبت سطح به حجم ومیزان تخلخل ماده ودر نهایت مساحت سطحی است.
انواع فیلتراسیون آلترافیلتراسیون آلترافیلتراسیون جهت جداسازی پروتئین ها ومواد آلی استفاده می شود ودر آلترافیلتراسیون مولکولهایی بزرگتر از 005/0 میکرون جدا میشوند. ابعاد حفرههای فیلتر بین 2 تا 50 نانومتر است.فرایند دیالیز در این محدوده قرار می گیرد.این فرایند با اختلاف فشار بین 1barتا10barصورت می گیرد. این فرایند برای جداسازی و تغلیظ مواد کلوئیدی و سوسپانسیونی به کار میرود.موادی با تخلخل نانومتری در دستگاه های آلترافیلتراسیون برای تصفیه آب استفاده شده است.اسمز معکوس اسمز معکوس فرایندغشایی پرفشاری است که آب در اثر اختلاف فشار از یک غشای نازک عبور میکند تا محتویات و مواد معدنی شامل نمک، ویروسها، سموم و سایر ترکیبات آلوده غیر آلی را جدا کند و اتم ها و مولکولهایی در مقیاس کوچکتر از 001/0 میکرون را در محدوده یونی جدا میکند .بااعمال فشاری بالاتراز فشاراسمز به محلول نمکی آب ازغشا عبورمی کندویون ها پشت غشا می مانند.پربازده ترین روش ازنظرکیفی برای پاکسازی آب اسمز معکوس است .فرایند اسمز معکوس با اختلاف بین 10barتا100barصورت می گیرد.درفیلترهای مربوط به اسمز معکوس ،ابعاد حفرات به صفر می رسدوعبور محتویات از فضاهای بین مولکولی است.اسمز معکوس تکنیکی است که در دیالیز طبی هم از آن استفاده میشود. دیالیز مورد استفادهی افرادی است که مشکل کلیوی دارند. کلیهها باعث تصفیه خون شده، مواد زائد مثل اوره و آب را از خون جدا، و به شکل ادرار از بدن خارج میکنند. یک دستگاه دیالیز به تقلید از عملکرد کلیهها، کار میکند. خون از بدن عبور کرده، وارد دستگاه دیالیز شده و از فیلتر اسمزی عبور میکند تا مواد زائد از آن جدا شود و خون تصفیه شده دوباره به بدن برگردد. نانوفیلتراسیون نانوفیلتراسیون برای جداسازی مواد آلی طبیعی استفاده می شود وابعاد بزرگتر از 1نانومتر را جدا می کند.ابعاد حفرههای نانوفیلتر بین 5/0 تا 2 نانومتر است. روش نانوفیلتراسیون طی چند سال گذشته رونق گرفته است. در نانوفیلتراسیون جداسازی بر اساس اندازه مولکول صورت میگیرد.این روش از نظر هزینه انرژی ودفع یون وابعاد سوراخ در بین روش های دیگر شرایط بهینه ای را ایجاد کرده است.این فرایند با اختلاف فشار بین 5barتا40bar صورت می گیرد. اساساً این روش، جهت حذف اجزای آلی نظیر آلودهکنندههایی در اندازه میکرونی و یونهای چند ظرفیتی میباشد.از دیگر کاربردهای نانوفیلتراسیون میتوان به حذف مواد شیمیایی که به منظور کشتن موجودات مضر به آب اضافه شدهاند، حذف فلزات سنگین مانند جیوه، تصفیهی آبهای مصرفی، رنگزدایی و حذف آلودهکنندهها اشاره کرد. نانوفیلتراسیون میتواند تقریباً از هر منبع آبی، آب پاک به وجود آورد و تمام باکتریهای موجود در آب را حذف کند. نانو فیلتراسیون نسبت به اسمز معکوس و اولترا فیلتراسیون برتری دارد، چرا که در اولترا فیلتراسیون مقدار آلاینده های مصرفی نسبت به حد مجاز بالاتر بوده و در اسمز معکوس میزان خلوص آب حاصله بیشتر از حد محصول است که پیامد آن افزایش قیمت این روش است. فناوری نانو وفیلتراسیون همان طور که بیان کردیم یکی از کاربردهای فناوری نانو استفاده از نانو فیلترها است که گام مؤثری در حفظ محیط زیست و صرفه جویی در انرژی شناخته می شود. از فناوری نانو در تهیه فیلتر استفاده میشود. این فیلترها با کاربردهای مختلف برای استفاده در یخچال، اتومبیل، محیط خانه و بیمارستانها و مراکز درمانی برای حذف باکتری، قارچ، بو و ترکیبات آلی فرار مورد استفاده قرار میگیرند.گازهای مضری مانند فرمالدئید، تولوئن و بنزن که از مبلمان، موکت، فرش، لوازم چوبی و چرمی، وسایل پلاستیکی، سطوح رنگ شده، لوازم آرایش و ... متصاعد میشوند سبب بسیاری از سردردها، سرگیجه، سوزش چشم، مشکلات تنفسی و تشدید آسم میگردند و مقدار این گازها در محیط خانه 2 تا 5 برابر محیط خارج است که نانو فیلتراسیون می تواند نقش مهم و موثری در رفع این مشکلات داشته باشد. فیلترهای نانو لوله های کربنی دانشمندان روش ساده ای برای تولید فیلترها با استفاده از نانو لوله های کربنی ابداع کرده اند که حتی قادر به حذف هیدروکربن های سنگین از نفت خام می باشد. ساخت فیلترها از نانولوله های کربنی فوایدی مانند سهولت نظافت، افزایش استحکام، قابلیت مصرف مجدد و مقاومت آنها در برابر حرارت، دارا می باشد.نانو لوله های کربنی می توانند به طور انتخابی برخی از مواد را از محیط جدا کنند .این قابلیت برای جداسازی مواد شیمیایی خاص قابل استفاده است.فیلترهایی از جنس نانو الیاف نانو الیاف در فیلتراسیون آب ،هواوروغن استفاده می شوند .این الیاف به خاطر داشتن مساحت سطح بالا کارایی بیشتری از فیلترهای پیشین دارد.برخلاف فیلترهای معمولی ، لایه های نانوالیاف توانایی فیلتراسیون ذرات در مقیاس میکرون را دارد که با استفاده از آن می توان فیلترهای ارزان قیمت و با کارایی بالا به دست آورد.مکانیزم فیلتراسیون نانو الیاف با الیاف معمولی متفاوت است. همین ویژگی سبب گسترش محدوده کاربرد این الیاف در جوانب مختلف زندگی روزمره انسان ها شده است. با کاهش قطر الیاف پلیمری از میکرومتر به نانومتر، خواص منحصر به فردی مانند نسبت سطح به حجم بسیار بالا، انعطاف پذیری و خواص مکانیکی عالی در الیاف ایجاد می شود که سبب گسترش کاربرد آنها خواهد شد. فیلترهای ساخته شده ازنانو الیاف قابلیت بسیار بالایی در فیلتراسیون ذرات آلوده دارند و از راندمان بالاتری در مقایسه با فیلترهای سلولزی معمولی برخوردارند. با استفاده ازنانو الیاف می توان فیلترهای تمیز شونده با راندمان بالا و وزن کمتر طراحی و تولید کرد که در نتیجه سبب می شود تفاوت محسوسی را در روش فیلتراسیون نسبت به استفاده از فیلترهای متداول الیافی ایجاد کنیم. تاکنون روشهای متعددی برای تولید الیاف نانومتری در نظر گرفته شده است که از میان آنها روش الکتروریسندگی علاوه بر سادگی از بازده بالاتری برخوردار است و در واقع می توان گفت این روش تنها روشی است که در آینده می توان از آن برای تولید نانو الیاف به صورت هم جهت و پیوسته استفاده کرد. پیش بینی می شود استفاده از نانو الیاف در فیلتراسیون تحول عظیمی را در این بخش به وجود آورد و فیلترهایی با ویژگی های متفاوت خواهیم داشت. به عنوان مثال اگر از یک فیلتر با کیفیت بالا در فرآیند فیلتراسیون هوا استفاده شود، ذرات تا مقیاس 300 نانومتر در این سطح محبوس خواهند شد و بازده این فرآیند به 99.97 درصد ارتقاء خواهد یافت. هر چند اندازه منافذ قرار گرفته روی این گونه فیلترها کوچک و ضخامت فیلتر در محدوده ای است که اجزای فوق العاده کوچک را نیز به دام می اندازد؛ اما در این نوع فیلتراسیون لازم است جریان هوا با فشار وارد شود. در غیر این صورت توانایی فیلتراسیون کاهش می یابد و همانند یک فیلتر معمولی عمل می کند.با استفاده از لایه نازکی از نانو الیاف می توان فرایند فیلتراسیون را در فشار هوای معمولی و جریان هوای کم با کیفیتی مشابه فیلترهایی از جنس الیاف شیشه ای انجام داد. فیلترهای ساخته شده ازنانو الیاف قابلیت بسیار بالایی در فیلتراسیون ذرات آلوده دارند و از راندمان بالاتری در مقایسه با فیلترهای سلولزی معمولی برخوردارند. با استفاده ازنانو الیاف می توان فیلترهای تمیز شونده با راندمان بالا و وزن کمتر طراحی و تولید کرد که در نتیجه سبب می شود تفاوت محسوسی را در روش فیلتراسیون نسبت به استفاده از فیلترهای متداول الیافی ایجاد کنیم قطرنانو الیاف مورد استفاده در این نوع فیلترها به کمتر از یک میکرون می رسد که همین امر باعث زیاد شدن نسبت سطح به حجم ، کوچک شدن منافذ و در نهایت تخلخل بالا می شود. این فیلترها می توانند با وجود کارایی بسیار بالا در فیلتراسیون ذرات ریز، افت فشار را نیز به حداقل برساند. این ویژگی سبب افزایش کارایی فیلتر، کاهش افت فشار و افزایش طول عمر آن می شود. برای مثال ، نانو فیلترهای مورد استفاده در صنایع خودروسازی سبب صرفه جویی در مصرف سوخت و انرژی ، سوختن کامل بنزین در موتور، کاهش آلودگی هوا و مشکلات زیست محیطی و کاهش هزینه ها می شود. این در حالی است که با ورود هوای تمیز به داخل موتور اتومبیل ، بازده موتور افزایش و ورود ذرات آلوده به داخل موتور کاهش می یابد.
تبیان |
|
|
|
چكيده: فن آوری اطلاعات در حقيقت استفاده بهينه از سيستم های کامپوتری است .به عبارتی استفاده هر چه بهتر از کامپوتر ها ، نر م افزارها و سخت افزارجانبی آن برای حل مسائل و مشکلات کاری و پياده سازی اين راه حل ها در يک محيط واقعی وظيفه اصلی IT است.امروزه فناوری اطلاعات بحث داغ محافل علمی د نيا تلقی میشود و با گسترش روزافزون ارتباطات و نياز به برقراری آن، ناگزير هستيم تا همگام با پيشرفت های شگرف اين فنآوری ما نيز بروز باشيم تا از مزايای اين فناوری بهرمند شوِيم.IT د بيرستان شهدای کارگر به منظور بهبود اطلاع رسانی و توسعه آموزش از راه دور بوجود آمده است. اين قسمت با بکارگيری جدید ترين و بروز ترين شيوه های طراحی سايت ايجاد شده است و ما اميدواريم مطالب موجود در اين بخش مورد رضايت شما عزيزان قرار گيرد . |
|
فن آوري اطلاعات به مجموعه ابزار و روش هايي اطلاق ميشود كه به نحوي، اطلاعات را در اشكال مختلف، جمع آوري، ذخيره، بازيابي، پردازش و توزيع مي كنند. اطلاعات منشاء دانائي و بصيرت در انسان است و هدف از به كار گيري فن آوري اطلاعات، افزايش آگاهي در انسان و نظم در اجراست. به تعبير ديگر، فن آوري اطلاعات، فن بهره برداري از انديشه انساني است. بهره برداري بهينه از انديشه، سپردن امور شناخته شده، تكراري و غيرخلاق به ماشين (از طريق خودكار سازي عمليات ) و آزاد سازي انديشه و مهارت هاي انساني جهت مكاشفه در ناشناخته هاست. در سه دهه اخير، مفهوم داده ورزي ( انفورماتيك ) از بستر ماشين هاي پردازشگر اطلاعات به سمت نظريه سيستم و سپس نظريه اطلاعات گرايش يافته و امروز با توجه به نظريه خودكار سازي و نظريه ارتباطات، انفورماتيك در پيوند با همه اينها، بعنوان يك فن آوري همه منظوره تحت عنوان فن آوري اطلاعات در مركز توجه جهان قرار گرفته است. فن آوري اطلاعات، فن بهره برداري از انديشه انساني است. بهره برداري بهينه از انديشه، سپردن امور شناخته شده، تكراري و غيرخلاق به ماشين (از طريق خودكار سازي عمليات ) و آزاد سازي انديشه و مهارت هاي انساني جهت مكاشفه در ناشناخته هاست. مدل هاي رشد و توسعه به شكل روز افزون براساس واقعيات و تجارب موجود به سمت مدل توسعه انساني به معني محور شمردن انسانها، گرايش يافته و نيروي محركه در اين مدل ها نيروي انساني و قابليت هاي آن است. از آنجا كه، انديشه تنها وجه تمايز انسان با ساير موجودات است، طبعاً مراد از محوريت انسان، محوريت انديشه اوست. اگر اين تعبير را بپذيريم كه هر يك از فن آوري ها، در جهت گسترش يكي از توانمندي هاي بشر بوجود آمده است (ابزارهاي اپتيك در جهت گسترش ديد بشر، خودرو در جهت گسترش اعضاي حركتي و …)، فن آوري اطلاعات نيز در جهت گسترش توانمندي هاي انديشه انسان تكوين يافته است. از آنجا كه، انديشه تنها وجه تمايز انسان با ساير موجودات است، طبعاً مراد از محوريت انسان، محوريت انديشه اوست. به منظور شناخت نقش اين فن آوري در گسترش توانمندي هاي انديشه بشري و بالمآل توسعه آتي جهان، لازم است ارتباط موجود با دقت بيشتري مطالعه گردد. فعاليت هاي بشر در جهت توسعه در دو حوزه تحقيقات و اجرا صورت مي پذيرد: 1- حوزه تحقيقات: هدف فعاليت ها در اين حوزه كشف حقايق و شناخت قانون مندي ها و روابط حاكم بر پديده هاست. انسان با تفكر در مورد واقعيت هاي موجود كه به صورت اطلاعات در اختيار دارد و بررسي و پردازش آنها، حقايق جديد را كشف و برپايه آن تجربه مي كند، با بررسي نتايج تجربه و تعميق شناخت، مدلي اجرائي را طراحي و به اجرا در مي آورد. اين حوزه قلمرو مطلق انديشه است و اطلاعات در اين حوزه به عنوان يكي از ابزارهاي شناخت عمل مي نمايد. همان گونه كه هنر نيز به عنوان عامل انگيزاننده انديشه، ابزار ديگري است در جهت حقيقت يابي و تعميق شناخت. فن آوري اطلاعات در اين حوزه، به عنوان خدمتگزار انديشه وظيفه دارد تا: ¨ اطلاعات مورد نياز را به سرعت و در طبقه بندي هاي مورد نظر محقق، ارائه نمايد. بديهي است كه هر مقدار منابع اطلاعاتي وسيع تر و طبقه بندي شده تر و مبتني بر آخرين يافته هاي تحقيقاتي باشد، بهره وري انديشه بيشتر خواهد بود. به همين دليل بخش مهمي از فن آوري اطلاعات در جهان. هم اكنون به اطلاع رساني اختصاص يافته است . ¨ با شبيه سازي محيط، امكان تجربه مجازي فرضيات مختلف را با سرعت بسيار و هزينه ناچيز فراهم كند. ابزارهاي طراحي، شبيه سازي، برنامه ريزي، تصميم گيري، از جمله كاربرد فن آوري اطلاعات در اين زمينه اند . ¨ ابزار مناسب، جهت توليد و نشر آثار فرهنگي، هنري، آموزشي و تفريحي بعنوان عامل انگيزاننده و بستر حركت انديشه خلاق فراهم كند. محصولات فن آوري اطلاعات در زمينه هاي تدوين، چاپ و نشر اين آثار بصورت ابزارهاي چند رسانه اي از جمله اين مواردند. 2- حوزه اجرا: هدف فعاليت هاي اين حوزه به اجرا در آوردن طرح هاي تعيين شده در حوزه اول، براساس ضوابط و مقررات مشخص است. اين فعاليت ها در دو بخش عمده صورت مي گيرند: الف: مديريت اجرا: فعاليت هاي اين بخش عمدتاً ناظر بر برنامه ريزي و نظارت اجرائي است سيستم هاي اطلاعات مديريت و ابزارهاي برنامه ريزي تامين و تخصيص منابع و برنامه ريزي و كنترل فرآيند عمليات، از زمره كاربردهاي فن آوري اطلاعات در عرصه مديريت اجرائي است. ب: اجراي عمليات: اجراي عمليات طبق برنامه ها و دستورالعملهاي اجرائي بر عهده اين بخش است. حاصل فعاليت هاي اين بخش بطور دائم توسط مديريت اجرائي در مقابل برنامه ها ارزشيابي شده و نتايج اين ارزشيابي بعنوان بازخورد اطلاعاتي از يك سو به تصحيح برنامه اجرائي منجر مي شود و از سوي ديگر با متاثر ساختن حوزه تحقيقات، موجب تعميق شناخت و تدقيق طراحي مي گردد. طراحي دقيقتر نظم بيشتر و اجراي روان تر عمليات را در حوزه اجرا در پي دارد. اجراي منظم و روان نهايتاً به خودكار سازي عمليات منجر خواهد شد. سيستمهاي خودكار صنعتي و اداري، زمينه هاي كاربرد فن آوري اطلاعات در اين بخش اند. همان گونه كه مشاهده مي شود، فن آوري اطلاعات از يك سو با نظم بخشيدن به حوزه اجرا و خودكار سازي عمليات تكراري و فاقد خلاقيت، فعاليت هاي فيزيكي را كاهش ميدهد و از سوي ديگر با توليد و انتقال سريع، دقيق و به موقع اطلاعات به حوزه هاي تحقيقات و مديريت، شناخت را تكامل بخشيده و كارآئي نظام را افزايش مي دهد و از اين طريق نظم را بر بنيان آگاهي استوار مي سازد بدين جهت: فن آوري اطلاعات كليد دستيابي به رشد و توسعه پايدار است. به دليل نقش كليدي فن آوري اطلاعات در تعريف مجدد قدرت و تمدن جوامع، در دو دهه گذشته كشورهاي توسعه يافته به فن آوري اطلاعات بعنوان محور بنيادين توسعه توجه كرده اند و در اين راستا طرح هاي ملي و منطقه اي براي توسعه اين فن آوري اجرا كرده اند بطور مثال: ¨ جامعه اروپا 10 سال قبل اقدام به تدوين راهبردهاي فن آوري اطلاعات براي كشورهاي عضو نمود و هم اكنون بسياري از كشورهاي اروپائي، مجموعه قوانين و راهبردهاي خود را جهت تحقق جامعه اطلاعاتي تدوين، منتشر و بعضاً اجرا كرده اند . ¨ رئيس جمهوري وقت آمريكا بلافاصله پس از شروع به كار گروهي را مامور تنظيم و تدوين اهداف راهبردي كلان درباره زير ساخت هاي اطلاعاتي نمود. ¨ كشورهاي شرق آسيا از جمله مالزي و سنگاپور، طرح هاي جامع خود را براي رسيدن به جامعه اطلاعاتي، تدوين و اقدامات عملي را آغاز كرده اند. ¨ ده ها كشور در حال توسعه با تعيين وزير فن آوري اطلاعات در اين مسير حركت كرده اند . فن آوري اطلاعات كليد دستيابي به رشد و توسعه پايدار است. فن آوري اطلاعات از يك سو با نظم بخشيدن به حوزه اجرا و خودكار سازي عمليات تكراري و فاقد خلاقيت، فعاليت هاي فيزيكي را كاهش ميدهد و از سوي ديگر با توليد و انتقال سريع، دقيق و به موقع اطلاعات به حوزه هاي تحقيقات و مديريت، شناخت را تكامل بخشيده و كارآئي نظامها را افزايش مي دهد هم اكنون فن آوري اطلاعات با شتابي فزاينده در حال تغيير جهان است و اين تغييرات در كليه عرصه هاي اقتصادي، اجتماعي و فرهنگي مشهود است. با اين وجود فن آوري اطلاعات هنوز در آغاز راه است. همان گونه كه الكتريسته در آغاز تنها بعنوان عامل روشنائي مطرح بود و اينك شريان حياتي تمامي فعاليت هاي اقتصادي و اجتماعي محسوب مي گردد، فن آوري اطلاعات نيز در آينده نه چندان دور نقش حياتي در تمامي شئونات بشر ايفاء خواهد كرد. همان گونه كه الكتريسته در آغاز تنها بعنوان عامل روشنائي مطرح بود و اينك شريان حياتي تمامي فعاليت هاي اقتصادي و اجتماعي محسوب مي گردد، فن آوري اطلاعات نيز در آينده نه چندان دور نقش حياتي در تمامي شئونات بشر ايفاء خواهد كرد. هم اكنون فن آوري اطلاعات با شتابي فزاينده در حال تغيير جهان است و اين تغييرات در كليه عرصه هاي اقتصادي، اجتماعي و فرهنگي مشهود است ذيلاً به برخي از حوزه هاي كاربرد فن آوري اطلاعات كه در حال حاضر در دستور كار كشورهاي پيشرفته قرار دارد اشاره مي گردد: دولت الكترونيك با هدف تجديد ساختار و تعريف مجدد وظايف دولت به منظور توسعه ارائه خدمات به شهروندان و افزايش كارآئي نظام داخلي دولت، كليه زمينه هاي فعاليت هاي دولت مورد بازنگري قرار گرفته و با وضع مقررات و ضوابط جديد، تجديد ساختار دولت در قالب نظام يكپارچه اطلاعاتي _ عملياتي با هدف كاهش وزن تشكيلات و افزايش كارائي محقق مي گردد. حوزه هاي كاربرد فن آوري اطلاعات در كشورهاي پيشرفته: • دولت الكترونيك • تجارت الكترونيك • خودكار سازي نظامهاي اجرائي • مدارس هوشمند • دور درماني • كارت هوشمند • پول الكترونيك • نظام هاي اطلاع رساني تجارت الكترونيك با هدف ارائه فرصت هاي تجاري از طريق اطلاع رساني دقيق و به موقع و تسريع در عمليات تجاري و حذف كاغذ از چرخه كار ميا ن زمينه هاي كاربرد فن آوري اطلاعات، تجارت الكترونيك يكي از فعاليترين حوزه هاست بطوري كه استفاده از آن نه تنها در كشورهاي توسعه يافته بلكه در كشورهاي در حال توسعه نيز بصورت يك الزام در آمده است و بزودي عدم بكارگيري اين شيوه در مبادله اسناد تجاري متضمن هزينه هاي اضافي بعنوان جريمه خواهد بود. خودكار سازي نظامهاي اجرائي با هدف افزايش نظم، سرعت و دقت در عمليات اجرائي از آنجا كه خودكارسازي نظام هاي اجرائي، توليد اطلاعات دقيق و به موقع و انتقال سريع آن را به حوزه مديريت تضمين مينمايد، امكان نظارت متمركز (و بر مبناي اطلاعات ) بر فعاليت هاي غير متمركز فراهم مي گردد، و از اين طريق عدم تمركز اجرائي در سايه به كارگيري فن آوري اطلاعات بطور كامل محقق مي گردد. مدارس هوشمند با هدف تربيت نيروي انساني براي جامعه اطلاعاتي آينده جامعه اطلاعاتي آينده، نيازمند افرادي است كه فن آوري اطلاعات را خلاقانه در جهت توسعه بكار گيرند. بدين جهت مباني سنتي آموزش كه در حال حاضر بر محور معلم شكل گرفته است، مي بايست در جهت محوريت بخشيدن به نقش دانش آموز دگرگون شود. مدارس هوشمند در جهت تامين اين نياز، برنامه ريزي مي گردند. در اين روش دانش آموزان مي آموزند كه چگونه مواد اطلاعاتي مورد نياز خود را از طريق شبكه هاي اطلاعاتي استخراج نمايند. چگونه درباره آنها فكر كنند و چگونه حاصل يافته هاي خود را تدوين و ارائه نمايند. به عبارت ديگر در جامعه اطلاعاتي آينده كه گرايش عمليات اجرائي به سمت خودكار شدن است، گرايش آموزش به سمت كسب مهارت در پژوهش خواهد بود. دور درماني با هدف دستيابي وسيع و آسان به خدمات درماني به كمك فن آوري اطلاعات، شبكه اي وسيع از كليه عوامل درگير در امر درمان و بهداشت (پزشك، بيمار، دارو، آزمايشگاه، بيمارستان، مراكز تحقيقاتي ) ايجاد مي گردد. و از طريق تبادل سريع اطلاعات نياز به حضور فيزيكي عوامل ذيربط در كنار هم، كاهش مي يابد و بدين ترتيب امكان استفاده از خدمات درماني مناسب، صرف نظر از محل جغرافيائي، براي كليه شهروندان فراهم مي شود. كارتهاي هوشمند با هدف حذف پرونده هاي متعدد شهروندان و ارتقاء كيفيت ارائه خدمات در جامعه اطلاعاتي آينده، هر يك از شهروندان فقط يك كارت خواهند داشت كه در آن كليه اطلاعات شناسنامه اي، شغلي، تحصيلي، بهداشتي، مالي و …. فرد ثبت و ضبط گرديده و مورد بازيابي قرار مي گيرد. اين كارت جايگزين كارت شناسائي و شناسنامه، گواهي نامه رانندگي، گذرنامه، كارت بهداشت، كارت تحصيلي، كارت اعتباري و دهها كارت و مجوز ديگر مي گردد. مهمترين كاربرد كارت هوشمند، استفاده از آن بعنوان پول الكترونيك است. پول الكترونيك با هدف كاهش نقدينگي خارج از نظام بانكي، افزايش بهره وري نظام بانكي و تسريع در گردش سرمايه، جلوگيري از اتلاف وقت شهروندان و حذف هزينه هاي چاپ، نگهداري و انتقال اسكناس و مسكوك. نظام هاي اطلاع رساني با هدف فراهم آوردن امكان دسترسي آسان و سريع به اطلاعات علمي، هنري، بازرگاني، صنعتي دستيابي به اطلاعات مورد نياز در جامعه اطلاعاتي كه با انبوه اطلاعات (در حد انفجار ) روبروست نيازمند نظام هائي است كه طبقه بندي، تلخيص، تلفيق و ارائه اطلاعات را بر عهده گيرند. اين نظام ها كه به كمك شبكه هاي وسيع مخابراتي شكل ميگيرند امكان دسترسي هر فرد به اطلاعات مجاز مورد نياز را فراهم مي سازند. در حالي كه در دو دهه گذشته بسياري از كشورهاي جهان به ويژه كشورهاي توسعه يافته، حركت خود را به سوي جامعه اطلاعاتي مجددانه پيگيري نموده اند، در كشور ما در اين مدت، علي رغم اختصاص صدها ميليون دلار براي واردات سخت افزار، وجود بيش از 100مركز مجهز به رايانه هاي بزرگ و متوسط و وجود صدها هزار دستگاه رايانه كوچك (PC) در سازمان هاي دولتي و خصوصي و نيز تعريف پروژه هاي بزرگ ملي نظير نظام هاي بانكداري، مالياتي، بازرگاني و … متاسفانه تاكنون فن آوري اطلاعات جايگاه شايسته خود را نيافته است. برخي از دلايل اين عدم توفيق عبارتند از: ¨ فقدان طرحهاي توسعه، برنامه هاي اجرائي، سياست ها و قوانين حمايتي مشخص ¨ ضعف زير ساخت هاي فيزيكي (امكانات مخابراتي، شبكه ملي اطلاعات و …) ¨ بخشي نگري در طرح هاي بزرگ انفورماتيكي ¨ پراكندگي، ناپيوستگي و غيرقابل اتصال بودن نظام هاي موجود ¨ خلاصه شدن فن آوري اطلاعات در سخت افزار ¨ فقدان آموزش كافي مديران و كارشناسان سطوح گوناگون ¨ كم بهاء دادن به نقش نيروي انساني در توسعه و نگهداري نظام هاي اطلاعاتي _ عملياتي نقش فن آوري اطلاعات در توسعه حال و آينده كشور و عقب ماندگي نسبي در دو دهه گذشته در اين زمينه، ايفاي نقش اجرائي از سوي دولت را الزامي مي كند زيرا: ¨ سياست گذاري، برنامه ريزي و نظارت بر ايجاد و نگهداري زير ساخت ها (كه بخشي عمده اي از فن آوري اطلاعات در رديف زير ساخت محسوب مي گردد) ماهيتاً از وظايف دولت است همانگونه كه ايجاد شبكه راهها و بنادر، برق، آب، شهركهاي صنعتي و …. بر عهده دولت است. ¨ كاستن از شكاف عظيم مابين سطح فن آوري در كشور و جوامع توسعه يافته، به جز از طريق سرمايه گذاري و نظارت دقيق و پي گير دولت، امكان پذير نيست. ¨ فن آوري اطلاعات مقوله اي فرابخشي است و توسعه هماهنگ و پايدار مبتني بر اين فن آوري، بدون هماهنگي بخش هاي مختلف، ميسر نخواهد بود. ايفاي نقش اجرائي از سوي دولت نيازمند ايجاد تشكيلات مناسب و مهم تر از آن وجود طرح جامع توسعه فن آوري اطلاعات در كشور است كه از طريق آن اولويت فعاليت هاي مرتبط با توسعه هماهنگ اين فن آوري تعيين و اجراي آن در سازمان هاي ذي ربط نظارت و پشتيباني گردد. خلاصه شدن فن آوري اطلاعات در سخت افزار يكي از دلايلي است كه تاكنون فن آوري اطلاعات جايگاه شايسته خود را در كشور نيافته است به دلايل زير، به كار گيري فن آوري اطلاعات در حوزه مديريت اجرائي در كشور ما از اولويت برخوردار است: ¨ وضعيت موجود اقتصادي _ اجتماعي كشور با اهداف تعيين شده كاملاً هم سو نيستند. ¨ تغييرات و تحولات حجم قابل ملاحظه اي را دارند. ¨ منابع به شدت محدودند. ¨ هر يك از عوامل فوق به تنهائي موجب افزايش حجم عمليات تصميم سازي، تصميم گيري، نظارت و هدايت در سطوح مختلف مديريت مي گردد و در كشور ما، تاثير متقابل هر سه عامل بر يكديگر و مآلاً بر حوزه مديريت، فعاليت هاي اين حوزه را به شدت افزايش داده است. به عبارت ديگر، اگر در كشور ما، آرمان ها و اهداف كلان در ادامه وضعيت موجود قرار داشت و در حركت از وضعيت موجود به سمت اهداف، تنها فاصله وضع موجود و هدف مطرح بود، نيازي به تغيير جهت و مسير حركت نبود. اگر اين حركت در محيطي صورت مي گرفت كه عوامل تاثير گذار بر آن از ثبات نسبي برخوردار بودند و اگر منابع لازم براي حركت به سمت اهداف به شدت محدود نبودند، حجم عمليات در حوزه مديريت اجرائي بطور قابل ملاحظه اي كاهش مي يافت. براساس اين استدلال، مي توان گفت كه مشكلات مديريت اجرائي در كشور ما، بسيار بيشتر و پيچيده تر از كشور هاي توسعه يافته ( كه عوامل 3 گانه فوق در آنها مهار شده اند)، مي باشد. بنابراين سامان بخشيدن به نظام تصميم سازي، تصميم گيري، نظارت و هدايت در كشور ما از اولويت بسيار برخوردار است و اين امر جز از طريق بكارگيري فن آوري اطلاعات امكان پذير نيست. بنابراين سامان بخشيدن به نظام تصميم سازي، تصميم گيري، نظارت و هدايت در كشور ما از اولويت بسيار برخوردار است و اين امر جز از طريق بكارگيري فن آوري اطلاعات امكان پذير نيست. مديريت برمبناي اطلاعات از ميان حوزه هاي متاثر از فن آوري اطلاعات، شايد حوزه مديريت، قديمي ترين و شناخته شده ترين باشد. اما در اين قديمي ترين و شناخته شده ترين حوزه نيز، هنوز شيوه هاي نظام مند توليد و مصرف اطلاعات بمنظور اعمال مديريت موثر بر سازمان، شناخته شده نيست. ما مي دانيم كه اطلاعات محور توسعه است. ليكن نمي دانيم با چه مكانيزمي اطلاعات منجر به توسعه مي گردد به تعبيري ديگر، ارتباط مصرف سوخت با حركت اتوموبيل را ميدانيم، اما چرخه اي را كه در درون موتور انرژي منجر به كار مفيد ميگردد، نمي شناسيم و به اين نكته كه افزايش سوخت لزوماً به كارآئي منجر نمي شود، كمتر توجه داريم و به همين سياق مديران خود را با انبوهي از اطلاعات نامربوط و غربال نشده مواجه مي سازيم كه نه تنها مفيد واقع نمي گردد بلكه معمولاً به اغتشاش در مباني تصميم گيري منجر مي شوند و به همين دليل هيچگاه اطلاعات در كشورما در امر تصميم گيري نهادينه نشده است. ما مي دانيم كه اطلاعات محور توسعه است. ليكن نمي دانيم با چه مكانيزمي اطلاعات منجر به توسعه مي گردد مديريت بر مبناي اطلاعات بكار گيري هوشمندانه فن آوري اطلاعات در حوزه مديريت است. مديريت بر مبناي اطلاعات، تاكيدي مجدد بر نياز مديران به اطلاعات نيست! بلكه يك شيوه اجرائي است كه در آن اجزا و نظام هاي اطلاعاتي _ عملياتي سازمان در پيوند ارگانيك با يكديگر اطلاعات معيني را در زمان هاي معين توليد و توزيع نموده و دريافت پاسخ هاي معيني را پي گيري مي نمايند و بدين وسيله حركت سازمان را در جهت اهداف تضمين مي كنند. اساس اين شيوه بر گرفته از وظايف اصلي مديريت اجرائي يعني برنامه ريزي و نظارت است. نظارت يعني، كشف موارد انحراف ما بين عملكرد و برنامه و تلاش در جهت رفع اين انحراف از طريق اصلاح عملكرد و يا تغيير در برنامه. بنابراين به منظور اعمال مديريت بر مبناي اطلاعات لازم است: 1. اهداف كلان سازمان براساس فرمها و شاخص هايي معتبر، تجربه گرديده و تبديل به برنامه هاي عملياتي گردد. 2. عملكرد اجراي هر برنامه ثبت شود. 3. از مقايسه دائمي عملكرد و برنامه، موارد انحراف كشف و گزارش شود. 4. تحليل موارد انحراف و پي گيري جهت رفع آن ( از طريق اصلاح عملكرد و يا تغيير در برنامه ) اعمال مديريت موثر بر سازمان ر ا ميسر مي سازد. با توجه به روال فوق: اولا، مديريت تلاش خود را تنها معطوف به موارد انحراف (استثنائات) مي نمايد. بنابراين تمامي فعاليت هائي كه مطابق برنامه و بدون مغايرت معني دار انجام مي گردد، بدون نياز به بذل توجه مديريت به كار ادامه مي دهد. ثانيا، اجراي غيرمتمركز در چارچوب برنامه هاي مشخص شده، سامان يافته و حركت مجموعه در راستاي اهداف تعيين شده تضمين مي گردد. ثالثا، ارتباط ارگانيك مابين برنامه ريزي و اجرا برقرار مي گردد و بدين لحاظ امر برنامه ريزي در سازمان نهادينه مي شود. همانگونه كه ملاحظه مي شود، در شيوه مديريت بر مبناي اطلاعات، عمل كشف انحراف برنامه از عملكرد (بند 3) مشابه فيلتر عمل نموده و از ورود اطلاعات اضافي و ناخواسته (مربوط به مواردي عادي ) به حوزه مديريت جلوگيري مي كند. چنانچه اطلاعات عملكرد (بند 2) از دقت و سرعت كافي برخوردار نباشد، انحرافات كشف شده نيز از دقت برخوردار نخواهد بود. در اين صورت عمل فيلتر كردن، مختل گرديده و حوزه مديريت با انبوهي از اطلاعات نادقيق روبرو خواهد شد كه تعيين صحت و سقم آنها در اين حوزه ناممكن است، در چنين حالتي مديريت نمي تواند تصميم گيري را بر مبناي اطلاعات مستقر سازد و در نتيجه به تدريج اطلاعات از متن به حاشيه رانده شده و توليد اطلاعات به صورت امري تفنني تلقي مي گردد(وضعيت موجود استفاده از اطلاعات در مديريت كشور، مبين اين امر است ) بنابراين شرط تحقق مديريت بر مبناي اطلاعات وجود اطلاعات دقيق و بهنگام است. اطلاعات هنگامي دقيق است كه مستند باشد و هنگامي بهنگام است كه همزمان با اجراي عمليات ثبت و ارسال گردد. و اين هر دو ويژگي، هنگامي ميسر است كه عمليات بصورت خودكار انجام شود. خودكار سازي عمليات، توليد اطلاعات دقيق و بهنگام را تضمين مينمايد. خودكار سازي عمليات، از يك سو انجام امور اجرائي را تنظيم و سرعت مي بخشد و از سوي ديگر جريان دائمي اطلاعات را به منظور اعمال مديريت در سطوح گوناگون برقرار مي نمايد بنابراين: برپا سازي نظامهاي مكانيزه در حوزه اجراء پيش نياز استقرار مديريت بر مبناي اطلاعات است. شرط تحقق مديريت بر مبناي اطلاعات وجود اطلاعات دقيق و بهنگام است نظام ملي اطلاعات همانگونه كه قبلاً اشاره شد، نقش سرنوشت ساز فن آوري اطلاعات در توسعه آينده جهان و عقب ماندگي نسبي كشور ما، تدوين طرحي جامع براي توسعه فن آوري اطلاعات در كشور را ضروري مي سازد. اين طرح كه با پشتيباني و نظارت دولت به اجرا در مي آيد، امكانات موجود در كشور ( سخت افزار / نرم افزار / نيروي انساني ) را در تلفيق با پروژه هاي در دست اقدام و نيز طرح هاي ضروري آتي بگونه اي هماهنگ مي نمايد كه در مجموع كشور به نتايج مورد انتظار دست يابد. از آنجا كه فن آوري اطلاعات اساساً مقوله اي فرابخشي است، ديدگاه حاكم بر اين طرح نيز موضوعي بوده و ساختار سازماني كشور را دنبال نمي كند. بدين معني كه هر موضوع و يا بخش هائي از يك موضوع مي تواند مرتبط با يك و يا چند سازمان موجود در كشور قرار گيرند. اعتقاد بر اين است كه، كاربرد فن آوري اطلاعات در قالب نظام ملي اطلاعات، به تجديد ساختار و كاهش وزن تشكيلاتي در سازمان اجرائي كشور منتهي مي گردد و انعطاف پذيري حاصل از اين امر، منجر به افزايش كارآئي داخلي و قدرت كل نظام در عرصه رقابت و همكاري بين المللي خواهد شد. طرح نظام ملي اطلاعات كشور در چهار بخش زير ارائه مي گردد. نقش سرنوشت ساز فن آوري اطلاعات در توسعه آينده جهان و عقب ماندگي نسبي كشور ما، تدوين طرحي جامع براي توسعه فن آوري اطلاعات در كشور را ضروري مي سازد اطلاع رساني ايجاد شبكه اي كه توسط آن هر سازمان (يا فرد) اطلاعات مورد نيازش را با سهولت و سرعت دريافت نمايد، ماموريت اصلي بخش اطلاع رساني است. شبكه اطلاع رساني، از آن جهت كه ارتباط مصرف كنندگان اطلاعات را با اطلاعات برقرار مي كند، معمولاً طرف توجه ويژه واقع مي گردد. بطوريكه بعضاً بعنوان كل نظام اطلاعاتي كشور و يا حداقل بخش بزرگي از آن تصور مي شود، در صورتي كه امر توليد و نگهداري به هنگام اطلاعات معضل اصلي كشور است. همان گونه كه انتشارات بدون وجود منابع توليد انديشه متصور نيست، ايجاد امكانات اطلاع رساني (سخت / نرم افزاري ) نيز بدون ساماندهي به منابع و روش هاي توليد و ذخيره سازي اطلاعات كارساز نخواهد بود. ايجاد امكانات اطلاع رساني (سخت / نرم افزاري ) نيز بدون ساماندهي به منابع و روش هاي توليد و ذخيره سازي اطلاعات كارساز نخواهد بود. تشكيل پايگاه هاي اطلاعاتي اطلاعاتي كه درون شبكه اطلاع رساني جريان مي يابد، در پايگاه هاي اطلاعاتي ذخيره ميگردند، بهنگام سازي اطلاعات ذخيره شده يكي از وظايف اصلي اين بخش است. پايگاه هاي اطلاعاتي از سه طريق تغذيه مي گردند: 1. استخراج اطلاعات از منابع اطلاعاتي، در مورد اطلاعات مندرج در نشريات، بولتن ها و … 2. دريافت اطلاعات از طريق پرسشنامه، در مورد سازمان هائي كه عمليات آنها بصورت غيرمكانيزه انجام مي گيرد 3. دريافت اطلاعات از طريق سيستمهاي عملياتي (دريافت مستقيم )، در مورد سازمان هائي كه عمليات آنها بصورت خودكار انجام مي گيرد كارائي شبكه اطلاع رساني وابسته به دقت اطلاعات پايگاههاي اطلاعاتي است و اين دقت بستگي به شيوه توليد و به هنگام سازي اطلاعات دارد. دريافت مستقيم اطلاعات از متن عمليات (خودكار سازي عمليات )، دقت، سرعت و تداوم دريافت اطلاعات را تضمين مي نمايد. اگر چه همراه روش هاي اول و دوم نيز در تغذيه اطلاعات پايگاهها نقش خواهند داشت (با توجه ماهيت و نوع اطلاعات )، ليكن گرايش اصلي به سمت دريافت مستقيم اطلاعات (روش سوم ) خواهد بود. خودكار سازي عمليات خودكار سازي عمليات اگر چه تضميني بر دريافت اطلاعات دقيق، بهنگام و مستمر از سازمانهاست ليكن بيش از آن به تحول دروني سازمانهاي دولتي منجر خواهد شد. بنابراين خودكار سازي با دو هدف زير صورت مي پذيرد: 1. تجديد ساختار و تعريف مجدد وظايف دولت RE-ENGINEERING)) مبتني بر فن آوري اطلاعات، به منظور كاهش وزن تشكيلات و افزايش كارائي سازمان دولت. 2. توليد اطلاعات دقيق و به هنگام از متن عمليات جهت تغذيه مستمر پايگاههاي اطلاعاتي وظايف سازمان هاي دولتي به دو گروه قابل تفكيك است: الف . وظايف پشتيباني: شامل مجموعه وظايفي است كه سازمان ها در جهت پشتيباني از انجام ماموريت اصلي سازمان بر عهده دارند. اين وظايف براي كليه سازمان هاي دولتي مشابه اند و بنابراين كليه سازمان هاي دولتي مي توانند از نظام هاي مكانيزه مشابه و استاندارد بهره گيرند. ب . وظايف اختصاصي: شامل مجموعه وظايفي است كه هر سازمان در جهت انجام ماموريت اصلي خود بر عهده دارد. وظايف اختصاصي هر سازمان معمولاً در ارتباط با وظايف اختصاص سازمان هاي ديگر قرار دارد بنابراين نظام هاي اختصاصي معمولاً فرا سازماني بوده و در قالب نظام هاي ملي محورهاي اصلي فعاليت هاي دولت را (به عنوان يك مجموعه يكپارچه) تحت پوشش قرار مي دهند. اين محورها عبارتند از: 1. محور نيروي انساني: شامل مجموعه وظايفي است كه دولت در ارتباط با ارائه خدمات به شهروندان بر عهده دارد. 2. محور كالا: شامل مجموعه وظايفي است كه دولت در جهت ايجاد تراز كالا(صادرات + مصرف =توليد+ واردات ) و خدمات برعهده دارد. 3. محور مالي: شامل مجموعه وظايفي است كه دولت در جهت ايجاد تراز ملي در كشور بر عهده دارد. 4. زيرساخت هاي اجرائي: شامل مجموعه وظايفي است كه دولت در جهت ايجاد و توسعه زيرساخت هاي مورد نياز كشور، عهده دار مي باشد. بديهي است هر چهار محور فوق در ارتباط تنگاتنگ با يكديگر قرار دارند. ارائه خدمات مناسب (آموزش، بهداشت و …) به شهروندان، توسعه نيروي انساني را در پي دارد. نيروي انساني كارآمد موجب افزايش توليد مي گردد، افزايش توليد از يك سو به افزايش درآمد مالياتي و از سوي ديگر به افزايش درآمدهاي ارزي (به لحاظ صادرات ) منجر ميگردد افزايش درآمدهاي مالي (ريالي و ارزي ) دولت، توسعه زير ساختها را در پي دارد و اين چرخه تكرار مي گردد. بنابراين نظام هاي ملي نيز خود اجراء يك نظام جامع يكپارچه عملياتي _ اطلاعاتي را تشكيل مي دهند و لازم است ما ببين اين اجزاء دائماً تبادل اطلاعات صورت گيرد. ايجاد زير ساختهاي اطلاعاتي اگر قرار باشد نظام هاي ملي و بخشي با يكديگر تبادل اطلاعات نمايند، لازم است از زبان مشترك اطلاعاتي بهره جويند. ايجاد زبان مشترك اطلاعاتي يعني شناسائي و تخصيص شماره شناسائي يكه (منحصر بفرد) به موجوديت هاي اساسي، اين امر امكان جمع آوري اطلاعات توليد شده در نظام هاي مختلف را فراهم مي سازد. بطور مثال بكارگيري يك شماره براي يك شهرستان در كليه نظام ها، موجب مي گردد تا اطلاعات مربوط به آن در زمينه هاي مختلف آموزشي، بهداشتي، توليدي، مصرفي و مالي براي آن شهرستان قابل جمع آوري و تبادل باشد و به همين ترتيب تخصيص شماره منحصر به فرد براي افراد، جمع آوري و تبادل اطلاعات در مورد آحاد كشور را ميسر مي سازد. www.knowclub.com |
|
|
|
قدرت دريايي هر كشور از عناصر مختلفي تشكيل مي شود. اين عناصر مي توانند با ناوگان نظامي، ناوگان تجاري، ناوگان صيادي، ناوگان شناورهاي مردمي ، مراكز آموزش دريايي و صنايع دريايي تشكيل شوند. يكي از قسمتهاي مهم اين قدرت دريايي، بخش صنايع دريايي است. در وضعيت فعلي كه كشور ايران در مقابل تهديدات مختلفي قرار دارد و برحي از مخالفان و دشمنان نظام و انقلاب اسلامي ايران قصد ايجاد مزاحمت و جلوگيري از رشد و توسعه فناوري در خصوص تجهيزات و تسليحات بخش دفاعيکشور ایران را دارند بنابراين ضرورت و اهميت وجود يك صنايع دريايي قدرتمند و موثر آشكارتر مي شود. همچنين دشمنان ايران با بهانه تراشيهاي مختلف از جمله بحث انرژي هسته اي صلح آمیز و با صدور قطع نامه هاي پي در پي، ایران را با تحريم جدي تري مواجه مي سازند و به ناچار براي نيروي دريايي جمهوري اسلامي ايران مشكلاتي را ايجاد مي نمايند در اين صورت امكان تهيه برخي از اقلام ضروري از مسولان مربوطه گرفته خواهد شد، پس بايد صنعت دريايي نيازمنديهاي بخش دفاعي را تامين نمايد و توان نظامي كشور را ارتقا بخشد. اين امكان مستلزم افزايش قابليت هاي موجود و استفاده مفيد از همه ظرفيتهاي آن بخش مي باشد. كه همكاري فرماندهان و مسولان دو بخش و همچنين حمايت دولت را مي طلبد؛در این میان استفاده ازفناورينانو در بخشهاي مختلف صنايع دريايي کاربردهاي ارزندهاي دارد که ميتواند صنايع دريايي کشور ایران را با تحول زيادي روبهرو کند.قبل از اینکه بخواهیم درباره کاربردهای فناوری نانو در صنایع دریایی سخنی به میان آوریم؛بهتر است تا درباره چیستی این فناوری اندکی بدانیم. از نانو، بيوتكنولوژي و فناوري اطلاع رساني به عنوان سه قلمرو علمي نام مي برند كه انقلاب سوم صنعتي را شكل مي دهد. از همين روست كه كشورهاي در حال توسعه كه اغلب از دو انقلاب قبل جا مانده اند، مي كوشند با سرمايه گذاري در اين سه قلمرو، عقب ماندگي خود را جبران كنند. همان گونه كه در اين گزارش مي خوانيد، نانوتكنولوژي كاربردهاي گسترده اي در تمام حيطه هاي زندگي دارد و از اين رو توسعه آن مي تواند به بهبود و تسهيل زندگي كمك فراوان كند. نانو مطالعه ذرات در مقیاس اتمی برای کنترل آنهاست. هدف اصلی اکثر تحقیقات نانو شکل دهی ترکیبات جدید یا ایجاد تغییراتی در مواد موجود است. نانو در الکترونیک ، زیست شناسی ، ژنتیک ، هوانوردی و حتی در مطالعات انرژی بکار برده میشود.در نیم قرن گذشته شاهد حضور حدود پنج فناوری عمده بودیم، که باعث پیشرفتهای عظیم اقتصادی در کشورهای سرمایه گذار و ایجاد فاصله شدید بین کشورهای جهان شد. در ایران بدلیل فقدان تصمیم گیری بموقع ، به این فرصتها پس از گذشت سالیان طولائی آن بها داده میشد ، همچون فنآوری الکترونیک و کامپیوتر در دو سه دهه گذشته که امروزه علیرغم توانائی دانشگاهی و داشتن تجهیزات آن ،ایران هیچگونه حضور تجاری در بازارهای چند صد میلیاردی آن ندارد. فناوری نانو با طبیعت فرا رشتهای خود ، در آینده در برگیرنده همه فناوریهای امروزین خواهد بود و به جای رقابت با فن آوریهای موجود ، مسیر رشد آنها را در دست گرفته و آنها را بصورت «یک حرف از علم» یکپارچه خواهد کرد. میلیونها سال است که در طبیعت ساختارهای بسیار پیچیده با ظرافت نانومتری (ملکولی) _مثل یک درخت یا یک میکروب_ ساخته میشود.علم بشری اینک در آستانه چنگ اندازی به این عرصه است، تا ساختارهائی بینظیر بسازد که در طبیعت نیز یافت نمیشوند. فناوری نانو کاربردهای را به منصه ظهور میرساند که بشر از انجام آن به کلی عاجز بوده است و پیامدهائی را در جامعه بر جا میگذارد که بشر تصور آنها را هم نکرده است. آغاز نانوتكنولوژي : علم نانو و علوم مرتبط با آن جدید نیستند چرا که صدها سال است که شیمیدانان از تکنيکهايي علم نانو در کار خود استفاده میکنند که بیشباهت به تنکنيکهای امروزی نانو نيست. پنجره های رنگارنگ کلیساهای قرون وسطی، شمشیرهای یافت شده در حفاری های سرزمین های مسلمان همگی گویای این مطلب هستند که بشر مدت هاست که از برخی شگردهای این فناوری در بهینه کردن فرایندها و ساخت باکیفیت تر اشیاء بهره می برده است اما تنها به دلیل پیشرفت کم فناوری و نبود امکانات امروزی مانند میکروسکوپ نیروی اتمی، میکروسکوپ تونلی پیمایشی و غیره نتوانسته حوزه مشخصی برای این فناوری تعیین کند. نانو تكنولوژي از يك رشته علمي خاص مشتق نمي شود. با وجودي كه نانو تكنولوژي بيشترين وجه مشترك را با علم مواد دارد، خواص اتم و ملكول شالوده بسياري از علوم است و در نتيجه دانشمندان حوزه هاي علمي به آن جذب مي شوند. برآورد مي شود در سراسر جهان حدود 000/20 نفر در نانو تكنولوژي كار مي كنند. پيشوند نانو از كلمه يوناني به معناي كوتوله مشتق مي شود. برای اولین بار ریچارد فاینمن برنده جایزه نوبل فیزیک پتانسیل نانو علم را در یک سخنرانی تکان دهنده با نام «درپایین اتاقهای زیادی وجود دارد»، مطرح کرد. فاینمن اصرار داشت، که دانشمندان ساخت وسائلی را ، که برای کار در مقیاس اتمی لازم است، شروع کنند. این موضوع مسکوت ماند، تا اینکه اریک درکسلر ندای فاینمن را شنید و یک قالب کاری برای مطالعه «وسایلی که توانایی حرکت دادن اشیاء مولکولی و مکان آنها را با دقت اتمی دارند»ایجاد کرد، که در سپتامبر 1981 در مقالهای با نام«پروتئین راهی برای تولید انبوه مولکولی ایجاد میکند» آن را ارائه داد.درکسلر آن را با کتابی بنام «موتورهای خلقت» دنبال کرد و توسعه مفهوم نانو تکنولوژی را همانند یک کوشش علمی ادامه داد. اولین نشانههای ثبت شده از این مفهوم نانو تکنولوژی تغییر مکان دادن اشیا مولکولی ، در سال 1989 بود، موقعی که دانشمندی در مرکز تحقیقات آلمادن IBM اتمهای منفرد گزنون را روی صفحه نیکل حرکت داد، تا نام IBM را روی سطح نیکل نقش کند. براساس برآورد شركت لاكس ريسرچ درنيوريورك، بودجه كل تحقيق و توسعه نانو تكنولوژي دولت ها و شركت ها در سراسر جهان در سال 2004 بيش از 6/8ميليارد دلار بود. نيمي از اين بودجه از جانب دولت ها تأمين مي شد. اما به پيش بيني لاكس ريسرچ در سال هاي آينده، شركت ها احتمالاً بودجه بيشتري از دولت ها صرف اين علم خواهند كرد. .در خلال شش سال پيش از ،2003 سرمايه گذاري در نانو تكنولوژي توسط سازمان هاي دولتي هفت برابر شده است. اين حجم سرمايه گذاري انتظارات را به اندازه اي افزايش داده است كه شايد قابل تحقق نباشد. برخي معتقدند شركت هاي نانو تكنولوژي مانند حباب شركت هاي اينترنت در سال هاي اخير از بين خواهند رفت. اما دلايلي وجود دارد كه نشان مي دهد درباره مخاطرات آن گزافه گويي شده است. سرمايه گذاران خصوصي اكنون بسيار محتاط تر از دوره رونق شركت هاي اينترنت هستند و بيشتر پولي كه دولت ها در اين زمينه اختصاص مي دهند، صرف علوم پايه و فناوري هايي مي شود كه تا سال ها در اختيار همگان قرارنخواهد گرفت. با اين حال كيفيت برخي محصولات موجود با كاربرد نانو تكنولوژي بهبود يافته است و در چند سال آينده بر تعداد آنها افزوده خواهد شد. مثلاً با افزودن ذرات ريز نقره، بانداژ ضد سوختگي خاصيت ضد ميكروبي پيدا كرده است. با اتصال ملكول هاي ايجاد كننده مانع به فيبر پنبه، پارچه هايي توليد شده است كه ضد لكه و بو است. راكت هاي تنيس با افزودن ذرات ريز تقويت شده است. در درازمدت نانو تكنولوژي به نوآوري هاي بزرگتري خواهد انجاميد، از جمله انواع جديد حافظه كامپيوتر، فناوري پزشكي و روش هاي توليد انرژي بهتر مانند سلول هاي خورشيدي. طرفداران اين فناوري مي گويند نانو تكنولوژي به توليد انرژي پاك و توليد بدون مواد زائد و غيره خواهد انجاميد. مخالفان آن معتقدند نانوتكنولوژي باعث ايجاد نوعي نظام شناسايي بين المللي و آسيب به فقرا، محيط زيست و سلامت انسان خواهد شد. به نظر مي رسد هر دو گروه در مورد استدلال هاي خود گزافه گويي مي كنند، اما به هرحال بايد از نانو تكنولوژي استقبال كرد. همچنین از فناوری نانو به عنوان«رنسانس فناوری» و«روان کننده جریان سرمایه گذاری» 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. هم اکنون بخشهای دولتی و خصوصی کشورهای مختلف جهان شامل ژاپن ، آمریکا ، اتحادیه اروپا ، چین ، هند ، تایوان ، کره جنوبی ، استرالیا و روسیه در رقابتی تنگاتنگ بر سر کسب پیشتازی جهانی در لااقل یک حوزه از این فناوری به سر میبرند.هم اکنون روی هم رفته حدود 30 کشور دنیا در زمینه فناوری نانو دارای «برنامه ملی»یا درحال تدوین آن هستند، وطی پنچ سال گذشته بودجه تحقیق و توسعه در امر فناوری نانو را به 3.5 برابر افزایش دادهاند. کشورهای ژاپن و آمریکا نیز فناوری نانو را اولین اولویت کشور خود در زمینه فناوری اعلام کرده اند. نانو در صنایع دریائی : امروزه بحثهاي بسياري در زمينة فناورينانو، کاربردها، مزايا ودورنماي آيندة آن مطرح است. صنايع دريايي حوزة وسيعي از صنايع از قبيل ساخت كشتي؛ زيردريايي و سكوهاي دريايي را شامل ميشود که اغلب آنها در کشور ایران نوپا هستند. فناورينانو در بخشهاي مختلف صنايع دريايي کاربردهاي ارزندهاي دارد که ميتواند صنايع دريايي کشور ایران را با تحول زيادي روبهرو کند. از طرفي شناسايي نيازهاي گستردة صنايع دريايي ميتواند بازار خوبي براي محصولات فناورينانو در ایران باشد و زمينة رشد خوبي را نيز براي آن فراهم کند. در اين مقاله برخي کاربردهاي فناورينانو در صنايع دريايي مورد ارزيابي قرار گرفته و در انتها نيز جايگاه صنايع دريايي درکشورایران آورده شده است. فناورينانو در دهه اخير از سوي کشور ایران ،مورد توجه جدي قرار گرفته است. همزمان با آن صنايع دريايي نيز دچار تحولات اساسي شده و سرمايهگذاريهاي هنگفتي در آن انجام شده است. امروزه ثابت شده است که صنايع دريايي ميتواند عامل مهمی در رشد و توسعه در مناطق ساحلي ایران باشد. ايران با داشتن 2900 کيلومتر مرز آبي، در شمال و جنوب ؛در زمينه صنايع دريايي، کشوري در حال توسعه محسوب ميشود، در حالي که برخي از کشورهاي اروپايي با کمتر ازيک پنجم اين مرز آبي، جزو کشورهاي قدرتمند در زمينه صنايع دريايي قرار دارند و به واسطه اين توانمندي، سلطه خود را بر دنيا تحميل کردهاند. صنايع دريايي شامل حوزه وسيعي از صنايع ميشود که هر كدام ميتوانند پشتوانه و مهد توسعه علم و فناوري باشند. سه دستهبندي کلي صنايع دريايي عبارتند از: 1. صنايع کشتيسازي شامل: ساخت انواع کشتيها از قبيل کشتيهاي کانتينربر، نفتکشهاي غول پيکر، ناوچهها و زيردريايي. در اين زمينه شرکتهاي بزرگي نظير صدرا، ايزوايکو، اروندان و فجر درایران شکل گرفتهاند که هر يك تجربه ساخت دهها فروند شناور دارند. 2. صنايع فرا ساحل: شامل ساخت سکوهاي ثابت و متحرک دريايي و لولهگذاري در دريا ميشود که در پروژههاي عظيم نفت و گاز به خصوص در حوزههاي پارس جنوبي، ابوذر و ميادين بزرگ نفتي کاربرد دارند. شرکتهاي بزرگي از قبيل تأسيسات دريايي، صدف و صدرا در اين زمينه شکل گرفتهاند که تجربه ساخت دهها سکوي ثابت و متحرک دريايي و صدها کيلومتر لولهگذاري دريايي را در كارنامه فعاليت خود دارند. 3. صنايع ساحلي و بندري: شامل ساخت اسکله، موجشکن و سازههاي نزديک ساحل(پايانههاي نفتي) که در بنادر شهيد رجايي، باهنر، بوشهر، امام خميني و جزيره خارک تجارب بسياري در اين زمينه اندوخته شده است که از جمله آنها ميتوان به قرارگاه سازندگي نوح و شرکت صدرا اشاره کرد. فناورينانو در زمينه صنايع دريايي، به خصوص ساخت شناورها از اهميت خاصي برخوردار است و كاربردهاي آن را ميتوان بهطور كلي شامل موارد زير دانست: 1 -ايجاد پوششهاي مناسب در برابر اثرات محيط دريا؛ 2-توليد مواد جديد براي ساخت بدنه و اجزاي آن بهمنظور افزايش استحکام 3 -توليد مواد جديد براي افزايش قابليت عملکرد شناور مانند سوختهاي جديد، باتريهاي با ذخيره انرژي بسيار بالا و پيلهاي سوختي. صنايع دريايي گستره وسيعي از صنايع مانند شناورهاي سطحي (کشتيها)، زيرسطحي (زيردرياييها) ، سکوهاي دريايي و کليه صنايع مرتبط با دريا را در برميگيرد.برخي از پتانسيلهاي کاربردفناورينانو در اين صنايع عبارتنند از: 1. کليه تحولاتي که در فناوري کامپيوتر، الکترونيک و مخابرات براساس فناورينانو ايجاد ميگردد، قطعاً بر صنايع دريايي تأثير ميگذارد؛ زيرا اين صنايع مانند ساير صنايع، وابستگي بسياري به اين فناوريها دارند.چرا که امروزه استفاده از وسایل الکترونیکی و کامپیوتری از اجزای لاینفک شناورهای دریائی و درکل تجهیزات دریایی شده است. 2. الکترودهاي جوشکاري دما پايين: اين الکترودها با استفاده از فناورينانو، داراي دماي کاري بسيار پاييني نسبت به الکترودهاي جوشکاري موجود هستند. مواد اين الکترودها بهگونهاي است که در ازاي حرارت اندک، اتحاد مولکولي مستحکمي را بين مولکولهاي دو قطعه فلز ايجاد ميکنند و عملکردي شبيه چسبهاي حرارتي معمولي خواهند داشت. اين الکترودها تأثير شگرفي بر فناوري جوشکاري، به خصوص جوشکاري آلومينيوم خواهند داشت. کاربرد و حجم زياد جوشکاري در صنايع دريايي ميتواند عاملي براي تأثير فوقالعاده فناورينانو در اين زمينه باشد. 3. سوخت: کشتي و کليه شناورها براي تأمين قدرت حرکت در دريا، معمولاً چندين تن سوخت حمل ميکنند و کشتيهاي اقيانوسپيما نيز در طول مسير دريانوردي مجبور هستند، چندين بار براي سوختگيري توقف کنند. فناورينانو با ارائه سوختهاي پرانرژي، کشتيها را از توقفهاي متعدد در دريا و حمل چندين تن سوخت بينياز خواهد کرد. اين سوختها بهصورت بستههاي پرانرژي مولکولي است که از اثرات مولکولها بريکديگر، انرژي زيادي آزاد ميکنند، به صورتی که يک ليتر از اين سوختها، معادل دهها ليتر سوخت معمولي انرژي آزاد ميکند. از آنجا که ذرات نانومتري موجب افزايش سرعت سوخت ويکنواختي آن ميگردد، در سوختهاي جديد ميتوان جهت افزايش قدرت سوخت از آنها استفاده کرد. 4. نانوفايبرگلاس و نانوکامپوزيتها:ماده فايبرگلاس با آرايش تار و پودي (ماتريسي) ، استحکام زيادي دارد. در اين مواد، الياف شيشه به صورت تارهاي نازک و تحت شرايط خاصي توليد شده و به صورت متفاوتي به هم بافته ميشوند؛ رايجترين نوع آنها الياف بافته شده بهصورت حصيري و الياف سوزني است. فناورينانو با اعمال آرايش تار و پودي بين مولکولها، نانوفايبرگلاسهاي بسيار محکم و سبکي ايجاد ميکند که نسبت به فايبرگلاسهاي امروزي برتري بسياري دارند. نانوکامپوزيتها دسته جديدي از مواد مورد مطالعه جهاني است که شامل پليمرهاي قديمي تقويت شده با ذرات نانومتري ميشود. کامپوزيتها با داشتن آرايشهاي مولکولي متفاوت، کاربردهاي وسيعتر و جديدتري را تجربه خواهند کرد. از جمله خواص مهم کامپوزيتها، استحکام زياد در عين وزن کم، مقاومت بالا در برابر خوردگي و خاصيت جذب امواج راداري است. اين خاصيت به منظور ساخت هواپيماها و زيردرياييهايي که به وسيله رادار قابل شناسايي نيستند، مورد استفاده قرار ميگيرد . 5. جاذبهاي ارتعاشي: جاذبهاي ارتعاشي امروزي، موادي حجيم و سنگين هستند. فناورينانو با ارائه جاذبهاي ارتعاشي جديد، تحول عميقي را در اين زمينه ايجاد خواهد کرد. اين نانومواد، انرژي ارتعاشي را به مقدار بسيار بالايي در بين شبکه مولکولي خود ذخيره ميکنند و ساختارهاي مولکولي ويژه آنها، تا حد زيادي از انتقال انرژي ارتعاشي به مولکولهاي جانبي جلوگيري ميکند؛ بدين ترتيب ارتعاش به خوبي مهار ميشود. اين مواد در کشتيهاي مسافربري، شناورهاي نظامي و زيردرياييها کاربردهاي بسياري دارند و اغلب در زير موتورها و اجزاي دوار شناورها نصب ميگردند. 6. جاذبهاي صوتي: اين جاذبها نيز مانند جاذبهاي ارتعاشي، عليرغم سبک و نازک بودن، انرژي صوت را بهطور کامل ميرا ميکنند. جاذبهاي صوتي امروزي با وجود سنگين و حجيم بودن، نسبت به فرکانس و جهت صوت برخوردي، بازدهي متفاوتي دارند. فناورينانو انواعي از جاذبهاي صوتي را ارائه ميکند که ساختار مولکولي آنها با جهت برخورد صوت و فرکانس صوت قابل تطابق باشد؛ به گونهاي که بتوانند بيشترين مقدار انرژي صوت را جذب کنند. اين مواد در کشتيهاي مسافربري، شناورهاي نظامي و زيردرياييها کاربردهاي بسياري دارند و قسمت داخلي يا خارجي بدنه از اين مواد پوشيده ميشود. 7. رنگهاي دريايي: خوردگي بسيار زياد محيط دريا به خصوص درياهاي آب شور مانند خليج فارس، از معضلات اساسي نگهداري سکوهاي دريايي و کشتيهاست. شرايط خاص محيط دريا ايجاب ميکند که بهطور متوسط، هر سه سال يکبار بدنه سکوها و کشتيها رنگآميزي شود. فناورينانو رنگهاي جديد بسيار مقاوم در برابر خوردگي و اثرات محيط ارائه مينمايد که با توجه به طول عمر شناورها و دوام بيش از 20 سال اين رنگها بر بدنه شناورها، ميتوان اين امر را به معناي مادامالعمر بودن اين رنگها دانست. 8. جاذبهاي انرژي موج دريا و نور آفتاب: فناورينانو نسل جديدي از مواد را ارائه ميکند که همانند سلولهاي فتوالکتريک انرژي موج دريا و نور آفتاب را جذب ميکنند و به مثابه منبع تأمين انرژي خواهند بود. ويژگي منحصر به فرد اين مواد اين است که همانند پوششهاي معمولي دريايي قابل اتصال به بدنه شناور هستند که ميتواند مدت دوام شناور در دريا را چندين برابر نمايد و از انرژيهاي محيط استفاده کند. استفاده از اين منابع انرژي مزيتهاي زيستمحيطي نيز دارد. 9. نانوفيلتراسيون: از جمله ويژگيهاي اين فناوري ميتوان به جذب ذرات بسيار ريز محيط اشاره كرد كه در جذب مونوکسيد و دياکسيد کربن كاربرد دارند. پوشش داخلي زيردرياييها در زير آب محيطي بسته و مناسب با بکارگيري اين فناوري است. مطابق اين فناوري، بلورهاي اکسيد تيتانيوم نيمهرسانا که اندازه شان فقط 40 نانومتر است بهوسيله نور ماوراء بنفش شارژ شده، براي حذف آلودگيهاي آلي استفاده مي شوند. 10. نانومورفولوژي: با استفاده از فناورينانو ميتوان مواد بسيار مقاوم در برابر آتش ساخت که در اشتعال ناپذيري به خاک تشبيه ميشوند. استفاده از اين مواد در شناورها به منظور ايمني در برابر آتشسوزي بسيار حائز اهميت است. در شناورهاي نظامي خطر آتش سوزي بسيار زياد است؛ لذا استفاده از اين فناوري بسيار حياتي است. 11. تحول در فناوري پيل سوختي: پيل سوختي در شناورها به خصوص شناورهاي زيرسطحي و زيردرياييها، کاربردهاي وسيعي دارد. امروزه روشهاي مختلفي براي ذخيرهسازي هيدروژن مورد نياز در پيل سوختي استفاده ميشود؛ (از جمله به صورت مايع که دماي بسيار پايين يا فشار بسيار بالايي نياز دارد) ، هيدرات فلزي (که وزن بسيار زيادي را به شناور تحميل ميکند) و کربن فعال (که استفاده از آن معضل زياد و بازده کمي دارد) . اكنون مي توان از نانولولههاي کربني براي ذخيره هيدروژن استفاده كرد؛ زيرا ديگر نيازي به دماي پايين، فشار بسيار بالا و تحمل وزن سنگين نخواهد داشت؛ اين كار تحول عظيمي را در فناوري پيل سوختي ايجاد خواهد كرد. 12. باتريهاي با ذخيره انرژي بسيار بالا: امروزه انواع مختلفي از باتريهاي قابل شارژ وجود دارند که داراي وزن زياد و ذخيره انرژي اندکي هستند . اين باتريها در شناورها به خصوص در قايقهاي تفريحي، زيردرياييها و کشتيها (به عنوان منبع برق اضطراري) کاربردهاي حياتي و مهمي دارند، امّا انرژي اندكي كه ذخيره ميكنند زمان ماندن زيردرياييهاي ديزل الکتريک در زير آب را محدود ميکنند. در موقع حرکت سطحي که ديزل قادر به فعاليت است، انرژي الکتريکي توليد شده ديزل در باتريها ذخيره ميشود و در موقع حرکت در زير سطح آب که به علت دسترسي نداشتن به هوا امکان کار براي ديزل وجود ندارد، از اين انرژي الکتريکي استفاده ميشود. فناورينانو با ارائه باتريهاي با ذخيره انرژي بسيار بالا، زيردرياييهاي ديزل الکتريک را قادر ميکند تا دهها برابرِ زمان فعلي خود در زير آب بمانند. علاوه بر آن فناورينانو با كاهش وزن بستههاي باطري، کاربردهاي ارزندهاي در فناوري هوافضا، هواپيماهاي بدون سرنشين، اتومبيل و شناورهاي تفريحي کوچک پديد ميآورد. 13. گرافيت و سراميک: فناورينانو با ارائه مواد بسيار مستحکم که دهها برابر مقاومتر از فولاد هستند، تأثير چشمگيري در ساخت سازههاي دريايي و صنايع دريايي خواهد داشت. سراميكها از جمله اين موادند كه در بدنه شناورهای زیر دریایی آب عميق (حدود 11 هزار متر) بهکار خواهند رفت. اين مواد با داشتن استحکام فوقالعاده، وزن سبک، مقاومت بسيار زياد در برابر خوردگي و دوام در شرايط دمايي بسيار متغير، گزينه بسيار مناسبي براي سازههاي عظيم دريايي به خصوص غوطهور شوندهها و زيردرياييها هستند.در ايران صنايع دريايي به معناي واقعي خود؛ يعني ساخت سکوهاي ثابت و متحرک دريايي، کشتيهاي اقيانوس پيما، زيردرياييها و غيره، حدوديک دهه از عمرشان ميگذرد و صنعتي نوپا محسوب ميگردد. فناورينانو نيز در دنيا قدمت چنداني ندارد و از معدود فناوريهايي است که در همان بدو مطرح شدنش در دنيا، در ايران نيز مطرح شده است. فناورينانو با توجه به تأثيرات شگرفي که در همه صنايع دارد، مورد توجه قرار گرفته است. صنايع دريايي در حال رسيدن به دوران تکامل خود در ایران است و فناورينانو هم ميتواند به تکامل هدفمند و روزافزون آن کمک کند. کاربردهايي از فناورينانو که بيان شد، تنها گوشهاي از کاربردهاي گسترده آن در صنايع دريايي است و آينده، اين کاربردها را قطعيتر و مشخصتر خواهد کرد؛ لذا مديران کليه بخشهاي صنعتي از جمله صنايع دريايي نبايد خود را نسبت به فناورينانو بيگانه بدانند، بلکه همواره بايد پيشرفتهاي اين شاخه از دانش و فناوري مولکولي را در دنيا زير نظر داشته، از پيشرفت اين فناوري جديد ،حمايتهاي مادي و معنوي لازم را به عمل آورند. چه بسا که ورود فناورينانو به هر صنعتي، تحولات شگرفي را باعث شود و غافلگيري و ورشکستگي رقبا را به دنبال داشته باشد. از طرف ديگر، نهادهاي مرتبط بايد پيشرفتهاي روز دنيا در زمينه فناورينانو را به صنايع مربوطه معرفي کنند که اين امر مستلزم شناخت نيازهاي هر بخش از صنعت در زمينه فناورينانو است. لازم است، متوليان فناورينانو بايک تقسيمبندي منطقي در صنايع موجود ، نيازهاي هريک را به تفکيک بررسي کنند و با شناسايي نيازهاي بازار، توسعه فناورينانو را جهتدهي نمايند. به علاوه، پشتوانه مالي مناسبي نيز براي توسعه فناورينانو فراهم نمايند، زيرا نشناختن نيازها به معناي بيراهه رفتن فناورينانواست. منبع
سایت متعلق به ستاد ویژه فناوری نانو http: //www.nano. www.articles.ir |
|
تاثیر امولسيفايرها در صنعت غذایی |
|
انتخاب امولسيفايرها در انتخاب امولسيفايرها سه نكته بايد مدنظر قرار گيرد. 1)مشكل موردنظر كه قرار بر رفع آن با استفاده از امولسيفايرها است بايد توسط طراحان مواد غذايي مشخص شود. 2) مشخص كردن اينكه امولسيفاير چه كاري ميتواند براي رفع اين مشكل انجام دهد. 3) تصميم گرفتن در اين مورد كه آيا يك امولسيفاير مشكل موردنظر را حل خواهد كرد، كه اين امر از طريق تست كردن كار امولسيفاير در سيستم موردنظر امكانپذير است.پس از طي اين مراحل ميتوان امولسيفاير يا سيستم امولسيفايري موردنظر را انتخاب كرد و سطح مورد نياز و مناسب آن را نيز محاسبه كرد.نكات زير را به هنگام انتخاب يك امولسيفاير بايد مورد توجه قرار داد. قيمت: طراحان مواد غذايي ممكن است بدون توجه به قيمت امولسيفاير يا ديگر اجزا، محصولي را با يك امولسيفاير با كارايي كامل طراحي و فرموله كنند. بنابراين هزينه و قيمت اجزا بايد از ابتدا مورد توجه قرار گيرد. همچنين فرم امولسيفايرها نيز بايد با دقت انتخاب شود. در كارخانه استفاده از چربيهاي پلاستيكي و امولسيفايرها ممكن است مشكلتر باشد زيرا كارگران بايد اين اجزا را از درون ظروف مورد كاربرد به سختي تراشيده و استخراج كنند. اگرچه استفاده از امولسيفايرهاي پودري آسانتر است و بخشي از هزينهها را نيز كاهش ميدهد ولي در تمام موارد قابل استفاده نيست.چربي كم: طراحان مواد غذايي بايد آگاه باشند كه آيا مصرفكنندگان، مواد غذايي بدون چربي يا با مقادير كم چربي را ترجيح ميدهند. در واقع ميتوان با استفاده از مقادير اندك امولسيفايرها محصولات نانوايي بسيار خوب و در عين حال كمچرب توليد كرد. نقش امولسيفايرها در اين جا روانسازي، ايجاد بافت نرم و يكنواخت و ايجاد احساس خوب دهاني است. موارد ذكر شده از مشخصات محصولات پرچرب است كه با استفاده از امولسيفايرها در حضور مقادير كمچربي مقدور شده است.نخستين نكته كه در گسترش محصولات نانوايي كمچرب، بايد مدنظر قرار گيرد قدرت عمل محصول است، متخصصان معتقدند كه اگر محصول از قدرت عمل لازم برخوردار نباشد قادر نخواهد بود در بازار به رقابت بپردازد. به عبارت ديگر محصول بايد رضايت مشتري را تامين كند. مهمترين فاكتور در موفقيت محصولات نانوايي كمچرب، طعم و مزه است. اگر آنها طعم خوبي نداشته باشند، مشتري استقبال خوبي نخواهد كرد.اثر طعم ميتواند به عنوان يك مشكل در محصولاتي كه ميزان چربي آنها كاهش يافته است مطرح شود. در اين محصولات اثر اوليه طعم كاهش مييابد تا هنگامي كه ناگهان محو ميشود. امولسيفايرها ميتوانند اين مشكل را با طولاني كردن اثر طعم حل كنند.قوانين و مقررات: در هر كشوري قوانين متفاوتي براي استفاده از امولسيفايرهاي مواد غذايي وجود دارد. گرچه بهطور كلي در آمريكا قوانين سختي براي بيشتر امولسيفايرها وجود ندارد، اما براي تعدادي از انها به وسيله FDA (اداره غذا و داروي آمريكا) قوانيني اعمال شده است و در موارد متفاوت حدود مصرف آنها تعيين شده است.كازير (Kazier) در اين ارتباط ميگويد براي مونو و ديگليسيريدها قانوني وجود ندارد در حالي كه روي پلي سورباتها قوانين سختتري اعمال ميشود. به عنوان مثال SSL در محصولات نانوايي به ميزان نيم درصد وزن آرد در آمريكا استفاده ميشود در حالي كه در كانادا اين رقم در حدود 375 هزارم درصد است. طبيعي بودن: بيشتر نانواها در توليدات خود از مونو و ديگليسيريدها استفاده ميكنند و تعداد بسيار كمي تمايل به توليد محصولات كاملا طبيعي دارند. لسيتين به ويژگيهاي مكانيكي و پراكندگي مناسب شورتنينگ در محصولات نانوايي كمك ميكند. لسيتين يك نوآوري طبيعي است مانند روغن سويا و مصرفكنندگان تصور مثبتي از سالم بودن لسيتين در ذهن دارند. در محصولات توليد شده با استفاده از مخمر ميتوان از مخلوط پودري لسيتين هيدروفيليك و مونوگليسيريدها استفاده كرد كه اين امر سبب ميشود تا خمير بهتري نسبت به حالت استفاده محض از مونوگليسيريدها به دست آيد. ضمن اينكه اين مخلوط ميتواند به عنوان يك مهاركننده پديده بياتي نيز عمل كند.سينرژيسم يا اثر تقويتكنندگي: امولسيفايرها معمولا به صورت مخلوط و همراه با يكديگر بهتر كار ميكنند. به عنوان مثال سيستم امولسيفاير يك كيك معمولا مخلوطي از دو يا سه امولسيفاير مثل PGmE , MDG و لسيتين است. براي نان ممكن است از مخلوط EMG و MDG ستفاده شود. چشمانداز آينده امولسيفايرها از اجزاي ضروري محصولات نانوايي هستند و چندين فاكتور در چگونگي كاربرد و استفاده آنها نقش دارد كه به شرح زير است: چربي كم: محصولات كمچرب با استفاده از مخلوط امولسيفايرها همچنان در حال توليد شدن است. نايتلي ميگويد بيشتر افرادي كه در زمينه گسترش اين مواد غذايي كمچرب فعالاند به دنبال يافتن فرمولاسيونهاي متفاوت هستند. معمولا در نهايت در محصولات نانوايي كمچرب دو دسته از مواد حضور دارند؛ كربوهيدراتها و ژلهاي پروتئيني كه هيچيك داراي كالريهاي چربي نيستند. همچنين به اين محصولات امولسيفايرهايي مثل مونو و ديگليسيريدها اضافه ميشوند. آنزيمها و امولسيفايرها: همانطور كه قبلا ذكر شد، آنزيمها نرمكنندههاي حقيقي مغز هستند. در اين زمينه نظر نايتلي بر اين اساس است كه ابتدا براي مشروط كردن خمير بايد مقادير متداولي از مونو و ديگليسيريدها (عامل ضد بياتي) 50 تا 75 درصد وزن آرد را افزود و سپس اگر اين ميزان رضايتبخش نبود و به دنبال افزايش مدت زمان نگهداري محصول هستيم بايد آنزيمها را اضافه كرد. براي بعضي از مواد كه افزايش سطح MDG بسيار گرانقيمت و هزينهبر است افزودن مقادير اندك آنزيم اقتصاديتر است.معمولا مصرفكنندگان از توليد MDG بهطور طبيعي در غذاهاي حاوي چربي اطلاع ندارند. نايتلي ميافزايد يك غذاي پرچرب حاوي MDG، لسيتين، ليپوپروتئينها و گليكوليپيدها است كه هريك نقش و كارايي خود را دارند.چنانچه براي حمل و نقل و توزيع محصولات نانوايي نياز به طي كردن مسافتهاي طولانيتر باشد كه پايه زمان ماندگاري يك تا دو روز افزايش يابد، با افزودن امولسيفايرها ميتوان مدتزمان نگهداري را افزايش داد. به اين ترتيب توليدكنندگان بايد حداكثر مجاز و اقتصادي MDG را همراه با آنزيم مناسب به كار گيرند. محصولات سالم: در ترتيلاها امولسيفايرها سبب افزايش انعطاف و مدتزمان نگهداري محصول ميشوند. يكي از مشتريها با مراجعه به نايتلي از كيفيت ترتيلاهايش شكايت كرد. وي در اين زمينه ميگويد: قبل از توليد محصولات در مقياسهاي كارخانهاي با تجهيزات فني و كارخانهاي، بانوان مكزيكي عمليات كشش ترتيلاها را در 360 درجه انجام ميدادند كه مانع از ايجاد انعطافپذيري مورد نياز بود و سپس ترتيلاها به هنگام پيچيدن ترك ميخورد. اين مشكل امروز با افزودن MDG حل شده است و اين ترتيلاهاي بستهبندي شده مدتزمان نگهداري هفت روزه در سوپرماركت را دارد. فروش محصولاتي مثل نان شيريني حلقوي در سال گذشته 57 درصد رشد داشته است. اين امر در نتيجه كمك امولسيفايرها براي طولاني كردن مدتزمان نگهداري اين محصول است كه به سرعت سفت ميشود. تغيير در الگوهاي مصرف: مصرفكنندگان آمريكايي اكنون مانند اروپاييها نان مصرف ميكنند و درحال خريد ميزان زيادي از محصولات نانوايي تازه مثل نانهايي از اكليل كوهي و خميرترش هستد و آنها را نيز همان روز مصرف ميكنند. يكي از مديران نانواييها در ساحل غربي بيان ميكند مردم بين 29/2 دلار براي هر قرص نان با خمير ترش (olde world) و 99/4 دلار براي قرص نان زيتون ميپردازند كه همه اين نانها داراي امولسيفاير در فرمولاسيون خود هستند.بنابراين روند مصرف به سوي محصولات سالمتر با ميزان كمتر چربي، شكر و سديم (نمك) است. HLB هنوز از جايگاه خوبي برخوردار است )ويژگي هيدروفيليك (آبدوست بودن) و ليپوفيليك (چربي دوست بودن) امولسيفايرها گاهي به صورت تعادل هيدروفيليك/ليپوفيليك(HLB) مطرح ميشود. اين تعادل از صفر تا 20 تغيير ميكند كه مقياس ميزان تمايل به سمت آب يا روغن را نشان ميدهد. امولسيفايرهايي كه غالبا ليپوفيليك هستند ميزان HLB پاييني داشته و تمايل به تشكيل امولسيونهاي آب در روغن دارند.در گذشته HLB مقياس متداول براي انتخاب امولسيفايرها در فرمولهاي نانوايي بود. اما اين سيستم معايبي دارد. از آن جمله كه HLB ميزان توانايي امولسيفاير در كاهش كشش سطحي تنها در يك سيستم ساده را نشان ميدهد. از آنجا كه امولسيفايرها در مواد غذايي نانوايي نقشهاي چندگانه به عهده دارند، اين نقش HLB سبب محدوديت استفاده آن ميشود ولي HLB هنوز هم در انتخاب امولسيفاير در محصولاتي مثل كيك كه پديده امولسيفيكاسيون در آن مهم است، حرف اول را ميزندهمانطور كه قبلا ذكر شده ساختار سلولي يك پروتئين به وسيله پروتئينها تشكيل ميشود. يكنواختي و تماميت اين ديوارهها حجم كيك و ظاهر يكنواخت مغز كيك را رقم ميزند. ويژگيهاي امولسيفيكاسيون امولسيفايرها سبب جاگيري آنها در سطح قطرات چربي شده و مانع از هم گسيختگي لايه پروتئيني ميشود. بنابراين يافتن يك امولسيفاير با ويژگيهاي امولسيونكنندگي مناسب شامل ويژگي HLB، مستقيما كيفيت يك كيك را تحتتاثير قرار ميدهد. • امولسيفايرها زيرمجموعهاي از مواد سورفكتانت يا مواد فعال در سطح هستند كه استفاده گستردهاي در محصولات غذايي دارند. • هدف از افزودن امولسيفايرها به فرمولهاي نان، بهبود قابليت كار با خمير و درنهايت افزايش كيفيت محصول است. • امولسيفايرها علاوه بر ايجاد مغز نرمتر سبب تشكيل كريستالهاي مجدد آميلوز يا پديده برگشت (Retrogradation) ميشود و تعويق انداختن سرعت بياتي نان ميشود. • امولسيفايرها با پوشش دادن سلولهاي هوا در كف، سبب استحكام و پايداري سيستم كف ميشوند.سبب مي شوند و به هنگام هم زدن ، ميزان هواي ورودي به خمير افزايش پيدا كند . • شورتنينگ به عنوان يك آنتيفوم (ضد كف) مطرح است كه تمايل به از هم گسيختن سلولهاي كف دارد. امولسيفايرها با پوشش دادن سطح خارجي ذرات چربي، سبب حفاظت ديوارههاي سلولي لايه پروتئيني شده و از گسيختگي اين لايه جلوگيري ميكند. • انتخاب يك امولسيفاير براي يك سيستم كيك به نوع چربي به كار رفته در فرمولاسيون، تجهيزات توليد و شرايط برچسبزني بستگي دارد. • ميتوان با استفاده از مقادير اندك امولسيفايرها محصولات نانوايي بسيار خوب و در عين حال كمچرب توليد كرد. • امولسيفايرها معمولا به صورت مخلوط و همراه با يكديگر بهتر كار ميكنند. • امولسيفايرهايي كه غالبا ليپوفيليك هستند ميزان HLB پاييني داشته و تمايل به تشكيل امولسيونهاي آب در روغن دارند. www.nano.ir |
|
|
|
در یكی دو سال اخیر، آموزش فناورینانو، راه خود را به دانشگاههای كشور باز كرده و دورههای تحصیلات تكمیلی این رشته، در چند دانشگاه شروع شده است. جدید بودن، جاذبههای ذاتی و تبلیغ جهانی این فناوری، موجب تحریك بسیاری از دانشجویان برای تحصیل در این رشته شده است و رقابت برای تحصیل در این رشته را به طور ناخودآگاه تشدید كرده است. در نتیجه این رقابت، دانشجویانی با سطح علمی مناسب وارد سیستم آموزش فناوری نانو میشوند. دیگر عوامل كلیدی در این سیستم، استادان، دروس و طرحهای پژوهشی هستند كه نتیجه این عوامل باید تربیت نیروی انسانی با سواد، خلّاق، و كارآمد، به منظور تحقق اهداف سند راهبرد توسعه فناورینانو در جمهوری اسلامی ایران (راهبرد آینده) - یعنی دسترسی به جایگاهی مناسب در بین پانزده كشور برتر این فناوری - باشد. اما انجام فرایند تربیت نیرو در این سیستم ممكن است با آسیبهایی رو به رو باشد، از جمله: اول: به دلیل مشخص نبودن حد و مرز فناورینانو و بالغ نشدن آموزش آن در جهان، ممكن است برخی دانشگاهها همان علوم متعارف مقیاس ماكرو را با برچسب نانو به دانشجویان ارائه كنند. زیرا همان طور كه شوق تحصیل در نانو، خیلی از دانشجویان را به این رشته میكشاند، اسم و رسم تدریس نانو نیز میتواند برخی از مدرسین ناآشنا به مبانی علمی این فناوری را تحریك به تدریس در این زمینه كند. در این صورت، سطح علمی دانشآموختگان فناورینانو، پایینتر از حد انتظار خواهد بود. دوم: آموزش نیروی انسانی باید همراه با تمهید سازوكار لازم برای به كارگیری دانشآموختگان در فعالیتهای واقعی و موّلد باشد، تا امكان دسترسی به سهم مناسبی از بازار جهانی فناورینانو (هدف سند راهبرد) فراهم شود. آسیبی كه از این جنبه متوجه فناورینانو در كشور ما است، تلاش دانشگاهها برای پیشگامی صرف در دایر نمودن رشته فناورینانو، بدون توجه به زنجیرههای بعد از آموزش است. این معضل باعث خواهد شد تا در چند سال آینده با نیروهایی بدون بازار كار مواجه شویم. در این صورت، تنها سهم ایران از تولیدات جهانی فناورینانو، تولید پرهزینه نیروی انسانی ارزان قیمت یا مُفت برای بازارهای خارجی خواهد بود! سوم: تعریف پروژههای پژوهشی فناورینانو، چه برای دانشجویان این رشته و چه دانشجویان علاقمند در سایر رشتهها نیاز به دقت و برنامهریزی دارد. هماكنون تعریف پروژه در دانشگاههای ما، كاملاً استادمحور و بیبرنامه است و پروژههای تحقیقاتی صرفاً در راستای تخصص و علاقه استادان تعریف میشود. در صورت بروز چنین اتفاقی برای رشته فناورینانو، پژوهش در این زمینه در جزایر كاملاً مجزا و بدون هیچگونه ارتباط هدفداری دنبال خواهد شد. در این صورت انجام پروژههای ابتدایی، بیهدف و تكرای رو به فزونی رفته و این تصور را تقویت خواهد كرد كه پژوهش در فناورینانو یعنی دور ریختن سرمایه؛ دیدگاهی كه بعضیها نسبت به كل مقوله پژوهش پیدا كردهاند. لذا در مجموع میتوان این گونه نتیجه گرفت كه به منظور اثر بخش شدن دورههای آموزش فناورینانو در دانشگاهها و جلوگیری از هدر رفتن زمان، هرز رفتن نیروهای انسانی و اتلاف سرمایه مادی، لازم است: اولاً، انگیزههای شخصی در تدریس فناورینانو وارد نشود و عرصه تدریس برای كسانی كه صلاحیت علمی بیشتری دارند (با معیارهایی همچون سابقه تدریس، تحصیل، تحقیق، ارائه مقالات معتبر، ثبت اختراع در زمینههای مرتبط) بازتر شود. ثانیاً، طراحی دورههای آموزشی با تفكر بلندمدت صورت گیرد و قبل از این كه دانشجویی برای این رشته پذیرش شود، زمینه فعالیت او در آینده روشن شود و حلقه آموزش، در زنجیره تولید دیده شود. ثالثاً، با بررسی فرصتها و چالشهای كشور، پروژههای به هم پیوسته و زنجیرهای طراحی شده و دانشگاهها در قالب برنامههای پژوهشی، مأمور انجام این پروژهها شوند؛ همانند برنامه تحقیق و توسعه اتحادیه اروپا كه پروژههای زنجیرهای آن با هدف خاص و از پیش تعیین شده، حتی در قالب پروژههایی در چند كشور مجزا انجام میشود. نهایتاً از آنجا كه ستاد ویژه توسعه فناورینانو، متولی هدایت جریان كلّی فناورینانو در كشور است، لازم است تعامل سازندهتری بین ستاد و وزارت علوم برقرار شود تا جریان تربیت نیرو به حركتی كنترل شده و با اهداف مشخص و بلند مدت تبدیل شود. مسلماً همدلی و برنامهریزی قوی در این زمینه باعث میشود تا پیشرفتهای مقطعی و موردی كشور، به جریانی پایدار تبدیل شده و موج موفقیت این فناوری از خطر میرایی نجات یابد. www.irannano.org |
|
|
|
محلولهای مغناطیسی یکی از شاخههای فناوری نانو است که کمتر از دیگر شاخههای نانو به آن پرداخته شدهاست، ولی به تازگی کاربردهای جدیدی برای آن یافت شده است.محلولهای مغناطیسی (Ferro fluid) از ذرات بسیار ریز کلوییدی ( درحدود۱۰۰ - ۱۰ نانومتر ( m ۹- ۱۰) ) از جنس فلزاتی که خاصیت مغناطیسی دارند(مانند آهن و کبالت) به حالت سوسپانسیون در مایعی ، ساخته میشوند . پخش کردن ذرات در مایع را می توان به کمک یک واکنش شیمیایی انجام داد. ذرات پخش شده در مایع به علت ریز بودن به صورت کلوئیدی هستند ولی پس از گذشت مدت زمان نسبتاً کوتاهی به هم پیوسته و ذرات بزرگتری را تشکیل میدهند ، که در ا ین صورت حالت کلوییدی آن از بین رفته ، ذرات در محلول ته نشین شده و خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند .هر قدر که ذرات ریزتر باشند ، محلول خاصیت مغناطیسی بهتری از خود نشان میدهد. به این علت است که در هنگام تولید ، موادی با نام ” سورفاکتانت ” به محلول اضافه میشود که روی دیوارههای آن را می پوشاند و مانع از به هم پیوستن و بزرگ شدن ذرات میشود و ذرات با گذشت زمان خاصیت خود را از دست نمیدهند. سورفکتانت ها :کلمه سورفکتانت مخلوطی از “Surface active agent “ می باشد . سورفکتانتها معمولا ترکیباتی آلی هستند که دارای گروههای آبدوست که نقش دم و دنباله را دارد و گروههای آبگریز که نقش سر را دارد می باشند. بنابراین معمولا به طور ناچیز در آب و حلالهای آلی حل می شوند.وجود طبیعت دوگانه سبب ویژگیهای خاصی در این مولکول ها می شود به طوریکه می توانند در آب حل شده و در سطح مشترک آب – هوا یا بین دو سطح از دوفاز مختلف تجمع یافته و سبب کاهش کشش سطحی شوند. به طور نمونه در مورد بالاسورفکتانت ها ، از یکی از دو سرشان به کلویید متصل شده و از سر دیگر به محلول نزدیک اند، بنابراین سرهایی که در محلول قرار دارند همنام بوده و سبب دافعه بین کلوییدها می شود . در نتیجه از تجمع و به هم پیوستن آنها ممانعت نموده و محلول خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می کند. سورفکتانتها نقش مهمی در بسیاری از کاربرد ها عملی و محصولات بازی میکند مثلا : شونده ها - امولسیون کننده ها - جوهر سازی - کف سازی و ….سورفکتانتها معمولا بوسیله گروههای باردار تقسیم بندی می شوند . سورفکتانتهای غیریونی در قسمت سر خود بی بار هستند. اگر بار منفی باشد سورفکتانت آنیونی و اگر مثبت بود سورفکتانت کاتیونی داریم .. گاهی قسمت سر دارای هر دو بار منفی و مثبت است که به آن آمفوتریک گوئیم . یک Ferro fluid معمولی ، از %۵ جامد مغناطیسی ، %۱۰ سورفاکتانت و % ۸۵ مایع تشکیل شده است. در عصر حاضر نانو تکنولوژی خدمت بسیاری به بشر کردهاست . در شیمی ، در فیزیک و . . . همچنین در زمینههای پزشکی که با ساخت وسایل گوناگون در زمینهی درمان ، انسانها را یاری کرده است . نظریا تی وجود دارد مبنی بر اینکه به کمک این محلول می توان کپسولهایی ساخت و دا روهایی را که برای بخشی از بدن مضر و برای بخشی دیگر مفید است ، به راحتی به محل مورد نظر برسانیم . با این روش که کپسولهایی از این جنس را پراز داروی مورد نظر کنیم و به وسیلهی آهنربا به محل مورد نظر برسانیم و در آنجا آنرا تخلیه کنیم .در چند سالهی اخیر دانشمندان به این عقیده رسیدهاند که به کمک وارد کردن ا ین محلول به بدن میتوان سلولهای سرطانی و یا ویروسها ( مثلا ایدز) را از بدن خارج کرد، به صورتی که ا ین ماده آنتی بادی (Anti body) موجود در خون را ( به وسیله بار مثبت آنها ) جذب کرده و آنتی بادی ها هم ویروسها را جذب میکنند که با خارج کردن Ferro fluid به وسیله آهنربا میتوان ویروسها را خارج کرد. ولی متأسفانه هنوز به مرحلهی عملی نرسیدهاست.به غیر از استفادههای پزشکی ذکر شده در بالا استفادههای صنعتی هم برای این ماده ذکر شدهاست. مثلا در چیپهای مخصوص برای حرکت دا دن یک سیال مشکلاتی وجود دارد چون موتورهایی در آن اندازهی ریز وجود ندارد و اگر هم وجود دارد بسیار پرهزینه است. اما با اضافه کردن مقداری از ا ین محلول به آن سیال میتوان با نیروی مغناطیسی آن سیال را به حرکت در آورد. مورد دیگر استفاده از این ماده در بلند گو های پر قدرت است .این محلول خاصیت خود را در دماهای بالا ، مثلا در °C ۲۰۰ یا در دماهای پایین ، مثلا در °C ۵۰- و یا در برابر امواج هسته ای حفظ می کند . www.nanoclub.ir |
دنیای ریاضیات در فضای نانو .
پیشبینیهای گسترده در حوزه کشفیات جدید، چالشها، درک مفاهیم، حتی هنوز فرم و محتوای موضوع، مهآلود و اسرارآمیز است. این مقاله میکوشد تا چالشهای دنیای ریاضیات را در مواجهه با دنیای شگفتانگیز نانو بررسی کند. به عبارت دیگر، ریاضیات در معماری پازل نانو چه نقشی خواهد داشت:
همگان بر این نکته توافق دارند که پیشرفتهای بزرگ، مستلزم تعامل میان مهندسان، ژنتیستها، شیمیدانان، فیزیکدانان، داروسازان، ریاضیدانان و علوم رایانه ای ها است. شکاف میان علوم و فناوری، میان آموزش و پژوهش، میان دانشگاه و صنعت، میان صنعت و بازار بر مجموعه تأثیرگذار خواهد بود. دلایل کافی مبتنی بر فصل مشترک میان نظامهای کلاسیک و فرهنگ ها موجود است.
این انقلاب علمی و فناورانه، منحصر به فرد است. این بدین معنی است که میبایستی نه تنها در بعد علمی، که در سایر ابعاد، نیز زیرساختهای بنیادین با حداکثر انعطاف پذیری در برابر تغییرات را پیشگویی و پیشبینی کنیم.
دانش ریاضیات به عنوان خط مقدم جبهة علم مطرح است. ویژگی بدیهی ریاضیات در علوم نانو «محاسبات علمی» است. محاسبات علمی در فناوریی که به عنوان فناوری انقلابی مطرح شده است. محاسبات علمی در طول، تفسیر آزمایشات، تهیة پیشبینی در مقیاس اتمی و مولکولی بر پایة تئوری کوانتومی و تئوریهای اتمی است.
همانگونه که ریاضیات زبان علم است، محاسبات، ابزاری عمومی علم و کاتالیزوری برای تعاملات عمیقتر میان ریاضیات و علوم است. یک تیم محاسبات، دربارة مدلشان و اثر محاسباتشان و تطبیقپذیری آن با واقعیت، به بحث میپردازند. «محاسبات» رابطی میان آزمایش و تئوری است. یک تئوری و یک مدل ریاضی، پیش نیاز محاسبات است و یک آزمایش تنها اعتبار بخش هر نوع تئوری، مدل و محاسبات است.
مدلهای ریاضی، ستونهای راهگشا به سوی بنیاد علم و تئوریهای پیش بین هستند. مدلها، رابطهایی بنیادین در پروسههای علمی هستند و اغلب اوقات در سیستمهای آموزشی به فاز مدلسازی و محاسبات، تأکید کافی نمیشود. یک مدل ریاضی بر پایة فرمولاسیون معادلات و نامعادلات اصول بنیادین استوار است و مدل درگیر با درک کامل پیچیدگیهای مسأله نظیر، جرم، اندازة حرکت و توازن انرژی است. در هر سیستم فیزیکی واقعی تقریب اجازه داده میشود، تا مدل را در یک قالب قابل حل عرضه کنند. اکنون میتوان مدل را یا به صورت «تحلیلی» و یا بصورت «عددی» حل کرد. در این حالت مدلسازی ریاضی یک پروسه پیچیده است،زیرا میبایستی دقت و کارآیی را همزمان نشان دهد.
در علوم نانو و فناوری نانو، مدلسازی نقش محوری را بر عهده دارد، بویژه وقتی که بخواهیم عملکرد ماکروسکوپی مواد را از طریق طراحی در مقیاس اتمی و مولکولی کنترل کنیم، آن هم در شرایطی که درجات آزادی زیاد باشد. مدلسازی ریاضی یک ضرورت در این فضای مه آلود است. تفسیر دادههای آزمایشگاهی یک ضروت حتمی است. همچنین برای هدایت، تفسیر، بهینه سازی، توجیه رفتارهای آزمایشگاهی، مدلسازی ریاضی ضرورت مییابد.
یک مدل مؤثر، راه رسیدن به تولیدات جدید، درک جدید رفتارشناسی، را کوتاه میکند و تصحیح گر هوشمندی است که از نتایج گذشته درس میگیرد.
مدلسازی نه تنها ویژگی منحصر به فرد ریاضیات است بلکه پلی بسوی فرهنگهای مختلف علمی است.
تئوری در هر مرحله از توسعة علم، نقش محوری دارد، ارزیابی حساسیت مدل به شرایط پروسههای فیزیکی ، و حصول اطمینان از اینکه معادلات و الگوریتمهای محاسباتی با شرایط کنترل آزمایشگاهی سازگارند، از چالشهای مهم است. تئوری نهایتاً بسوی تعریف نتایج و درک فیزیکی سیستم، میل خواهد کرد و اغلب اوقات ریاضیات جدیدی لازم نیست تا به منظور رسیدن به درک رفتار، ساخته شود.
عبور از تئوریهای موجود ارزشمند است و اغلب نیز اتفاق میافتد. زمانی مدلها، مشابه سیستمهای شناخته شده هستند که دقت ریاضی بالایی را داشته باشند اما در جهان شگفت انگیز نانو، مدلهای مختلف و جدید، چالشهای جدی را در دانش ریاضیات پدید میآورند. تئوریهای جدید در مقیاسهای زمانی غیر قابل پیشگوئی اتفاق میافتند و تئوریهای قدرتمند در قالبهای عمیق شکل میگیرند. میانبرهای اساسی لازم است تا شبیهسازی صورت گیرد:
طراحی در مقیاس اتمی و مولکولی، کنترل و بهینه سازی عملکرد مواد و ابزار آلات، و کارآیی شبیهسازی رفتار طبیعی، از مهمترین چالشها است. این چالشها نوید دهندة برهم کنشهای کامل میان حوزههای مختلف ریاضی خواهد بود.
آثار اجتماعی این چالشها زیاد و متنوع خواهد بود. منافع حاصل از مشغولیت ریاضیدانان فعال، توازن با چالشهای اصلی در زمینه رشد زیرساختهای ریاضیات، تغییرات در ساختار آموزش ریاضیات، از جمله آثار ورود ریاضیات به دنیای شگفت انگیز نانو خواهد بود.
جامعه ریاضی میبایستی اصلاح شود: تئوریهای بنیادین، ریاضیات میان رشتهای و ریاضیات محاسباتی و آموزش ریاضیات.
ریاضیات چه حوزههایی را در بر خواهد گرفت؟ الگوریتمهای اصلی در حوزههای ریاضیات کاربردی و محاسباتی، علوم کامپیوتر، فیزیک آماری، نقش مرکزی و میان بر ساز را در حوزة نانو بر عهده خواهند داشت.
برای روشن شدن موضوع برخی از اثرات ریاضیات را در فرهنگ نانو بررسی میکنیم :
ـ روشهای انتگرال گیری سریع و چند قطبی سریع: اساسی و الزامی به منظور طراحی کدهای مدار (White, Aluru, Senturia) و انتگرال گیری به روش Ewala در کد نویسی در حوزههای شیمی کوانتوم و شیمی مولکولی (Darden ۱۹۹۹)
ـ روشهای« تجزیه حوزه»، مورد استفاده در شبیهسازی گسترش فیلم تا رسیدن به وضوح نانوئی لایههای پیشرو مولکولی با مکانیک سیالات پیوسته در مقیاسهای ماکروسکوپیک (Hadjiconstantinou)
ـ تسریع روشهای شبیه سازی دینامیک مولکولی (Voter ۱۹۹۷)
ـ روشهای بهبود مشبندی تطبیق پذیر: کلید روشهای شبیه پیوسته که ترکیب کنندة مقیاسهای ماکروئی، مزوئی، اتمی ومدلهای مکانیک کوانتوم از طریق یک ابزار محاسباتی است (Tadmor, Philips, Ortiz)
ـ روشهای پیگردی فصل مشترک: نظیر روش نشاندن مرحلهای Sethian, Osher که در کدهای قلم زنی و رسوبگیری جهت طراحی شبه رساناها مؤثرند (Adalsteinsson, Sethian) و نیز در کدگذاری به منظور رشد هم بافت ها (Caflisch)
ـ روشهای حداقل کردن انرژی هم بسته با روشهای بهینه سازی غیر خطی (المانی کلیدی برای کد کردن پروتیئنها) (Pierce& Giles)
ـ روشهای کنترل (مؤثر در مدلسازی رشد لایه نازکها (Caflisch))
ـ روشهای چند شبکهبندی که امروزه در محاسبات ساختار الکترونی و سیالات ماکرومولکولی چند مقیاسی بکار گرفته شده است.
ـ روشهای ساختار الکترونی پیشرفته ، به منظور هدایت پژوهشها به سمت ابر مولکولها (Lee & Head – Gordon)
نویسنده : شاهرخ رضایی
|
|
|
از روش های مناسب برای درك مفاهيم نانويي، مطالعه نقاط شروع اين فناوري در دنياي علم است. در قرن بيستم، با كشف قابليت هاي گسترده مولكول ها در ساختن مواد جديد، دانش هاي مرتبط با ذرات ريز توسعه يافت. يكي از اين يافته ها كه امروزه توسعه چشمگيري یافت، كلوييد و انواع گوناگون آن است. كلوييد چيست؟ اگر در يك لوله آزمايش تا يك سوم گنجايش آن الكل معمولي بريزيم و به آن نصف قاشق چايخوري گَرد گوگرد اضافه كنيم و سپس مخلوط حاصل را با ملايمت داخل بِشِر آب داغ حرارت دهيم و هم بزنيم، مي بينيم كه گوگرد در الكل حل مي شود. اما اگر چنين محلولي را در يك ظرف سرد خالي كنيم، مي بينيم كه پديده ديگري به وجود مي آيد. در مخلوط جديد، گوگرد به صورت ذرات ريزي درمي آيد و هر ذره با آنكه خيلي ريز است، از صدها و گاهی هزاران اتم تشكيل شده است. اين ذرات را «كلوييد» مي نامند. كلوييد چگونه كشف شد؟ «توماس گراهام»، در سال 1861، عبور مواد گوناگون را از درون غشاي «تراوا» آزمايش كرد. او دريافت كه گروهي از اجسام به آساني از درون غشا عبور مي كنند و گروه ديگر به هيچ وجه از آن نمي گذرند. اين دانشمند، اجسام گروه اول را «كريستالوئيد» (شبه بلور) و گروه دوم را «كلوييد» (شبه چسب) ناميد. كلوييدها محلول نيستند كلوييدها در ظاهر به صورت محلول به نظر می آیند؛ يعني به ظاهر همگن و شفاف هستند و مانند محلول ها از منافذ كاغذ صافي مي گذرند. با این حال، چهار تفاوت اساسي ميان كلوييدها و محلول ها هست که عبارت است از: 1_ در كلوييدها، اندازه ذرات پخش شده، از اندازه ذرات حل شده در محلول ها، يعني مولكول ها و يون ها، بزرگتر و بين 7 تا 10 و 8 تا 10 سانتي متر است؛ در حالي كه اندازه ذرات حل شده در محلول ها در حدود 9 تا 10 متر (نانومتر) است؛ يعني ابعاد يونها. 2_ اگر چه به طور معمول، اندازه ذرات سازنده كلوييدهای آن قدر كوچك است كه از منافذ كاغذ مي گذرد، اما آن قدر بزرگ هم هست كه وقتي در مسير نور قرار گيرد، بتواند نور را به اطراف پخش کند. اگر در جاي تاريكی، دو ظرف، يكي شامل محلولي مانند آب نمك و ديگري شامل كلوييدي مانند FeCl3 را در آب جوش، در كنار يكديگر قرار دهيد و نوري باریکی به آن بتابانيد و از پهلو به آن دو نگاه كنيد، مي بينيد كه مسير عبور نور در داخل محلول مشخص نيست، ولي در داخل كلوييد كامل مشخص است. 3_ كلوييدها بر خلاف محلول ها حالت پايدار ندارد، بلكه با گذشت زمان تغيير مي كند. 4_ ذرات سازنده كلوييدها بر خلاف ذرات سازنده محلول ها، در شرايط معينی برای نمونه، بر اثر سرد كردن يا گرم كردن يا در مجاورت با برخي از ذرات ديگر، به يكديگر متصل مي شود و ذرات بسيار بزرگتري را تشكيل مي دهد؛ در اين صورت، كلوييد حالت «نيمه جامد» يا «ژله» به خود می گيرد يا اينكه لخته مي شود. اندازه هاي كلوييدي اگر جسمي را - كه نرم ساييده شده است - در آب بريزيم، يكي از این سه حالت را می بینیم: 1_ ممكن است «محلول حقيقي» تشكيل شود كه نتيجه پراكنده شدن اتم ها، مولكول ها يا يون هاي آن جسم در حلال است. اندازه ذرات در اين محلول از حدود یک نانومتر تجاوز نمي كند. 2_ اين امكان وجود دارد كه ذراتِ بزرگتر از حدود 100 نانومتر باقي بماند. اين ذرات ميكروسكوپي، بتدريج ته نشين مي شود. از آن جایی كه اين ذرات به طور موقت معلق هستند و بر اثر ماندن، ته نشين مي شوند، به آن مخلوط، «مخلوط معلق» يا «سوسپانسيون» مي گويند. 3_ ذراتي كه اندازه آنها از یک نانومتر تا حدود 100 نانومتر تغيير مي کند، به طور معمول، به صورت پراكنده در همه جاي محيط باقي مي ماند. اين نوع مخلوط «كلوييد» ناميده ميشود؛ به عبارت ديگر، در هر مخلوط كلوييدي «نانوذرات» وجود دارند. كلوييدها در ميانه سوسپانسيون ها و محلول ها قرار مي گيرند، ولي ناهمگن به شمار مي روند. محيط هاي پيوسته ــ همچون آب يا الكل ــ و جسم پراكنده، هر كدام وضعيت جداگانه اي به وجود مي آورند. الف) حركت براوني ذرات كلوييدي اگر يك قطره شير را با ميكروسكوپ نوري، با دقت ببینيد، ذرات تشكيل دهنده آن را در حال حركت دایم مي بينيد. اين ذرات پيوسته و به طور نامنظم تغيير جهت مي دهند. ذرات كلوييدي هنگامي كه به هم مي رسند، در برخورد با يكديگر تغيير مسير مي دهند؛ به اين حركت دایمي و نامنظم ذرات كلوييدي «حركت براوني» مي گويند. ب) دستگاه الكتروفورِز دستگاهي است كه براي مطالعه حركت ذرات كلوييدي در ميدان الكتريكي استفاده مي گردد. ج) دياليز فرايند جدا كردن يون ها از ذرات كلوييدي «دياليز» ناميده مي شود. به طور معمول اين كار به كمك غشاي مناسبی صورت مي گيرد. امروزه از دياليز به طور گسترده براي تصفيه خون استفاده مي شود. مطالعه و آزمايش بر روي انواع كلوييدهاي جامد در مايع آسان و ارزانتر از زمينه هاي ديگر نانوفناوري به نظر مي رسد. شايد شما هم بتوانيد نانوذرات مفيدي بسازيد! حال كه مي دانيد سابقه و ريشه نانوذرات همان كلوييدها هستند، منابع علمي بيشتري در اختيار داريد. |