از توسعه بازار داخلی تا تولید محصولات با نوآوری جهانی

به گزارش خبرگزاری کاماکس، ایران پس از پیروزی انقلاب اسلامی به دستاورد‌های ارزنده‌ای در بسیاری از فناوری‌ها از جمله فناوری‌های نوظهور دست پیدا کرده است؛ به طور قطع فناوری نانو در صدر این فهرست قرار دارد؛ فناوری که ۲۰ سال پیش در حالی در ایران پا به عرصه گذاشت که از تدوین برنامه‌های توسعه فناوری نانو در کشور‌های داعی علم و فناوری چند سالی بیشتر نمی‌گذشت و جامعه علمی کشور و به تبع آن فناوران و صنعتگران با این فناوری آشنایی چندانی نداشتند و متخصصــان داخلــی در ایــن فنــاوری انگشــت شــمار بودنــد. علاوه بــر آن زیســت‌بوم نـوآوری، کمتـر رشـد یافتـه بـود و صنایـع موجـود، آمادگـی لازم را بـرای جـذب فناوری‌هـای پیشـرفته نداشتنـد.

 در ایـن میـان، عـزم نخبـگان و سیاســت‌گذاران فنــاوری نانــو بــر آن شــد کــه توســعه ایــن فنــاوری، براســاس یــک الگــوی پیشــرفت بومــی و درون‌زا، ضمــن اشــراف و تسـلط علمـی، راه تولیـد ثروت و دستیابـی بـه بازارهـای داخلـی و خارجـی را همـوار سـازد.

 از ایـن‌رو، پـس از دو دهـه تمرکـز بـر توسـعه و پرورش نیروی انسـانی، توسـعه علمـی و ایجـاد زیرسـاخت‌های مـورد نیـاز، در برنامـه ده سـاله سـوم توسـعه علـوم و فنـاوری نانـو در افـق ۱۴۱۲ افزایـش رقابت‌پـذیری صنایـع داخلـی بـا اسـتفاده از فنـاوری نانـو، صـادرات پایـدار و تولیـد محصـوالت بـا ارزش‌افزوده بـالا بـر پایـه فناوری‌هـای بدیـع جـزء اهـداف اصلـی قـرار گرفـت.

 امروز علاوه‌بر اینکه ایران در زمینه تولید مقالات نانویی فعالیت بسیار خوبی از خود به‌ویژه طی سال‌های اخیر نشان داده است، در زمینه تولید فناوری‌های نانویی هم توانسته عملکرد نسبتا خوبی داشته باشد و جزء شناخته‌شده‌ترین کشور‌های دنیا در حوزه فناوری نانو محسوب شود و اقتدار نام ایران و ایرانیان در عرصه فناوری نانو زبانزد جهانیان گردد.

توسعه بازار داخلی و خارجی محصولات نانویی ایران

بــازار فنــاوری نانــو در ایــران در ســالیان اخیــر رشــد پرشــتاب و قابــل توجهـی داشـته و همـه حوزه‌هـای صنعتـی را در بـر گرفتـه اسـت.

تجهیـزات نانـو شـامل تجهیـزات شناسـایی و آنالیـز نانومواد و تجهیزات سـاخت و تولیـد در مقیاس آزمایشـگاهی، نیمه‌صنعتی و صنعتــی می‌شــوند. تعــداد تجهیـزات نانـو ایران نیـز در ده سـال گذشـته در حـال رشـد بـوده اسـت. تـا پایـان سـال ۱۴۰۲ حـدود ۱۷ درصـد از کل محصـولات نانـو را تجهیـزات نانـو تشـکیل می‌دهنـد.

تعداد شرکت‌های تولیدی نانو (شرکت‌های تولید کننده محصولات و شرکت‌های سازنده تجهیزات نانو) نیز در هشـت سـال گذشـته نزدیک بـه ۲۵ درصـد رشـد پیدا کرده است.

بیش از ۸۰ درصد از کل حجم بازار نانو فناوری ایران در سال ۱۴۰۲ در اختیار ۱۰۰ شرکت اول قرار دارد. حدود یک سوم از شرکت‌های نانو در سال ۱۴۰۲ حجم فروش کمتر از ده میلیارد تومان داشتند.

متوسط رشد سالانه بازار فناوری نانوی ایران نیز از سال ۱۳۹۲ تا ۱۴۰۲ حدود ۹۷ درصد بوده است یعنی هر سال حجم فروش بازار نانو تقریبا دو برابر شده است. بیشترین رشد مربوط به سال ۱۳۹۹ با ۱۶۰ درصد است. رشد سال ۱۴۰۲ نیز ۱۰۲ درصد بوده است.

قطعا توسعه و رشد بازار نانو در ایران، نوید دهنده فرصت‌های همکاری بیشتر در سراسر کشور بوده است. در این بین صنعت عمران و ساختمان کمی بیش از یک سوم از کل بازار محصولات فناوری نانوی ایران در سال ۱۴۰۲ را در برگرفته است که رقمی حدود ۲۱۴ هزار میلیارد ریال می‌شود. نزدیک به ۸۰ درصد این رقم مربوط به محصولات شیرآلات بهداشتی، کاشی ساختمانی و شیشه‌های رفکلس است.

صنعت خودرو و حمل و نقل در جایگاه بعدی قرار دارد و حدود ۹۱ هزار میلیارد ریال حجم فروش محصولات نانوی این حوزه است که یک سوم آن را کاتالیست‌های خودرو تشکیل می‌دهند و پیش از آن رفلکتور چراغ خودرو پر فروش‌ترین محصول این صنعت است. همچنین بیش از ۸۰ درصد از سهم ۱۱ درصدی صنعت مواد شیمیایی را نیز پلی اتیلن گرید مشکی حاوی نانو مواد تشکیل می‌دهد. در بخش نفت و پتروشیمی هم نانوکاتالیست‌ها مهمترین و پر فروش‌ترین محصول موجود هستند.

همچنین در شرایطی که بی سابقه‌ترین تحریم‌های اقتصادی بر کشور اعمال شده است، نانو فناوران نه تنها توانسته‌اند بخشی از نیاز داخل کشور را تأمین کنند، بلکه موفق به صادرات بخشی از این محصولات نیز شده‌اند.

در این بین ارزش دلاری بازار محصولات نانو ایران در سال ۱۴۰۲ نسبت به سال ۱۴۰۱ حدود ۴۴ درصد رشد داشته است.

همچنین در سال ۱۴۰۲ بیش از ۱۴۵ میلیون دلار از محصولات نانو ساخت ایران به ۵۰ کشور دنیا صادر شده است.

ارزش دلاری حجم فروش محصولات نانو ساخت ایران در سال ۱۴۰۲ معادل ۱۶۲۰ میلیون دلار بوده است. این میزان با احتساب نرخ برابری قدرت خرید (PPP) معادل ۶۷۰۰ میلیون دلار می‌شود.

توسعه محصولات با نوآوری جهانی ایران

توسعه محصولات با نوآوری جهانی علاوه بر سند ملی توسعه علوم و فناوری نانو، با اسناد بالادستی کشور از قبیل «بیانیه گام دوم انقلاب اسلامی» که بر عبور از مرز‌های دانش جهانی تاکید شده است یا «سیاست‌های کلی اقتصاد مقاومتی» که بر اساس درونزایی، پیشرو بودن و برونگرایی بنا شده است، کاملا همسو و همراستاست؛ سیاستی که منجر به افزایش قدرت رقابت و تاب آوری شرکت‌های ایرانی در عرصه بین المللی و به تبع آن، افزایش قدرت سیاسی و اقتصادی کشور ایران شده است.

علاوه بر اسناد بالادستی، این موضوع بار‌ها در سخنرانی‌های مختلف مقام معظم رهبری (مد ظله العالی) مورد تاکید قرار گرفته است. از جمله مهمترین آنها می‌توان به تکیه بر نوآوری در دیدار اردیبهشت ماه ۱۴۰۳ جمعی از فرماندهان عالی نیرو‌های مسلح، تاکید بر توسعه محصولات مختص ایران در نمایشگاه توانمندی‌های تولید داخلی سال گذشته، تاکید بر حرکت جدید و خیز جدید در دیدار نخبگان و استعداد‌های برتر علمی سال گذشته و تاکید بر آفرینش علمی در دیدار همین قشر در سال ۱۴۰۰ اشاره کرد.

در ادامه این گزارش سعی داریم محصولاتی با مبتنی بر فناوری نانو که دارای نوآوری جهانی با ارزش آفرینی بالا و توسعه دهندگان آنها در مسیر افزایش سطح بلوغ فناوری و تجاری سازی محصولات خود هستند، معرفی کنیم.

نانو جاذب گرانولی؛ حذف آرسنیک از آب

آرسنیک یکی از آلودگی‌های خطرناک در آب آشامیدنی است. مشکلات اصلی جاذب‌های رایج، دشواری تامین مواد خام برای تولید مقیاس بالا، ظرفیت جذب پایین، استحکام مکانیکی و شیمیایی پایین، تحمیل هزینه مازاد برای فرآیند‌های جداسازی بیشتر و به خصوص اسیدی کردن آب برای ایجاد شرایط مساعد برای عملکرد جاذب است. همچنین به دلیل نشست جاذب به آب، رنگ آب متمایل به قرمز می‌شود که تاثیر روانی بر مردم دارد.

تولید یک جاذب کامپوزیت با لایه فعال سطحی می‌تواند همزمان از طریق چند سازو کار، گونه‌های آرسنیک را از آب حذف کند. این محصول جدید که توسط گروهی از پژوهشگران یکی از شرکت‌های دانش بنیان ساخته شده است، در مقایسه با نمونه تجاری دارای ظرفیت جذب تا ۳ برابر، استحکام مکانیکی تا ۲۰ درصد بیشتر و عملکرد مناسب در PH خنثی است.

این محصول از مزایایی همانند کاهش هزینه جاذب تا ۵۰ درصد، رنگ و بوی مطبوع آب طبیعی و سهولت بیشتر جهت استفاده پیمانکاربرخوردار است.

Technetium (۹۹mTc) Tilmanocept؛ ماده موثر رادیو دارو

جهت درمان سرطان‌هایی مانند پستان، با عمل جراحی حجم وسیعی از بافت سرطان و غدد لنفاوی برداشته شده که منجر به عوارض بالایی برای بیمار می‌شود. داروی Tilmanocept جهت حل این معضل و از طرفی تشخیص زودهنگام و دقیق بافت‌های سرطانی ساخته شده، اما در حال حاضر این محصول بسیار گران قیمت بوده، تولید آن نیز صرفا در اختیار کشور آمریکا و دور از دسترس عموم مردم جهان است.

اکنون یکی از شرکت‌های دانش بنیان داروی سازی ایران با استفاده از یک راهکار جدید از معرف‌های خاصی جهت کنترل شکنندگی بستر پلیمری دارو در PH بالا استفاده کرده و همچنین با بهینه کردن متغیر‌های دما و زمان در فرایند تولید به دانش فنی اختصاصی تولید این محصول دست یافته است.

دسترس پذیری بسیار بالا و کاهش قیمت تا یک دهم نمونه‌های تجاری از جمله مزایای استفاده دارو با نوآوری جهانی است.

درمان نوین آلزایمر با استفاده از فناوری‌های فراصوت متمرکز و نانو حباب

با وجود افزایش روز افزون بیماری آلزایمر و عوارض سخت و طولانی مدت این بیماری، در حال حاضر درمان موثری برای این بیماری شناسایی نشده است و روش‌های درمانی موجود تنها منجر به کاهش علائم بیماری می‌شوند. این امر به علت عدم دسترسی به نواحی اسیب دیده در عمق مغز و محدودیت عبور دارو از سد خونی مغزی (BBB) است بنابراین نیاز به راه حل‌های نوین جهت عبور از سد خونی مغز وجود دارد.

محصول تولیدی یکی از شرکت‌های دانش بنیان ایران، بهره برداری همزمان از امواج متمرکز فراصوت و نانو حباب هاست که پتانسیل بالایی جهت ورود دارو به پارانشیم مغز و ایجاد سیستم دارورسانی هدفمند با حداکثر اثربخشی و حداقل اثرات نامطلوب جانبی دارد.

افزایش اثر بخشی دارو تا ۳۰ درصد، کاهش میزان مصرف دارو به یک سوم و کاهش عوارض جانبی از جمله مزایای استفاده از این محصول است.

پایدار کننده هیبریدی برای تثبیت سازند‌های حساس به آب (شیل)

پایدار کننده‌های سازند شیل نقش کلیدی در عملیات حفاری و رسیدن به ذخایر نفت و گاز دارند. با تووجه به ممنوعیت سیالات حفاری پایه روغنی به دلیل مشکلات شدید زیست محیطی، سیالات پایه آبی و پایدار کننده‌های آلی در حال گسترش هستند. محصولات فعلی بر پایه آب نیز معایبی از جمله حساسیت به تغییرات PH، مهار محدود، سازگاری اندک با دیگر افزایه‌ها و قیمت نسبت بالا را دارند بنابراین توسعه یک پایدار کننده نوین ضرورت دارد.

پژوهشگران یکی از شرکت‌های دانش بنیان با توسعه یک پایدار کننده مبتنی بر فناوری نانو خواص کوانتومی، امکان بکارگیری همزمان مکانیزم‌های پایدار سازی فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی را فراهم کرده است که آن را به محصولی امیدوارکننده در افزایش پایداری چاه و راندمان کلی حفاری تبدیل می‌کند.

رفع چالش‌های زیست محیطی، افزایش سرعت حفاری بیش از ۵۰ درصد، بهبود کنترل تورم تا ۲۵ درصد نسبت به نمونه‌های تجاری از جمله مزایای این محصول محسوب می‌شوند.

ابرباتری اسید-سرب

باتری‌های اسید سرب به عنوان پرکاربردترین و قدیمی‌ترین باتری‌های صنعتی در صنایع مختلف از جمله، برق نفت و گاز و صنایع دفاعی همواره با چالش کاهش طول عمر و ظرفیت پایین رو‌به‌رو هستند که این امر در بلند مدت منجر به افزایش هزینه‌های بهره برداری جهت تعویض باتری می‌شود بنابراین نیاز به بهبود کارآیی باتری با مواد سبک و کارامد وجود دارد.

در حال حاضر با کمک پژوهشگران یکی از شرکت‌های دانش بنیان ایران، شبکه گرافنی پیوسته در صفحات باتری ضمن حفظ وزن محصول با ایجاد افزایش هدایت یونی و الکتریکی از خوردگی صفحات مثبت و سولفاته شدن صفحات منفی جلوگیری می‌کند که استفاده در شرایط نرخ جریان بالاتر و محدوده دمایی وسیع‌تر را ممکن می‌کند.

افزایش طول عمر بیش از ۲ برابر نمونه‌های تجاری، افزایش ظرفیت تا ۲۵ درصد و کاهش هزینه‌ها در بلند مدت از مزایایی این محصول قلمداد می‌شوند.

الکترولیت جامد پلیمری باتری‌های لیتیومی

امروزه با توجه به حرکت جهان به سوی حمل و نقل پایدار شاهد اهمیت و کاربرد بیش از پیش وسایل نقلیه الکتریکی در جهان هستیم. باتری‌های لیتیوم یون (LIBS) به دلیل دانسیته انرژی نسبتاً بالاتر در مقایسه با همنوعان خود توانسته‌اند بازار دستگاه‌های قابل حمل (EVS) را تامین کنند با این حال وابستگی این نوع باتری‌ها به الکترولیت‌های مایع است که مشکلاتی از قبیل ایمنی، پایین زمان شارژ بالا و چگال انرژی پایین را به همراه دارد.

پژوهشگران یکی از شرکت‌های دانش بنیان با استفاده از الکترولیت‌های جامد حاوی نانوساختار‌های فلز آلی- یک راهکار موثر با قابلیت مقیاس پذیری بالا به منظور دستیابی به ایمنی، بهتر توان و چگالی انرژی بالاتر قابلیت هدایت یونی و خواص مکانیکی بهبود یافته در مقایسه با باتری‌های لیتیوم یون معمولی ارائه کرده‌اند.

افزایش ظرفیت باتری تا دو برابر، کاهش زمان شارژ به کمتر از ۱۵ دقیقه و افزایش ایمنی از جمله مزایایی این محصول برشمرده می‌شود.

دستگاه تولید میکرونیدل به صورت خودکار و پیوسته

میکرونیدل‌های تجزیه پذیر یکی از روش‌های دارورسانی نوین و موثر از طریق پوست به شمار می‌آیند. استفاده از آنها عموما بدون درد است و در زمینه‌هایی از جمله واکسیناسیون درمان هدفمند سرطان‌های پوستی و زمینه‌های آرایشی و بهداشتی کاربرد دارند. چند مرحله‌ای بودن، لزوم استفاده از تجهیزات متنوع و گران قیمت، محدودیت انتخاب ماده اولیه و زمان بالای فرایند ساخت از مشکلاتی هستند که اکثر روش‌های ساخت میکرونیدل‌های تجزیه پذیر دارند.

پژوهشگران یکی از شرکت‌های دانش بنیان ایران با استفاده از دستگاهی که مبتنی بر روش DAB است، میکرونیدل‌های تجزیه پذیری بدون نیاز به تجهیزات متنوع به صورت تک مرحله‌ای و در زمان بسیار کم (تقریبا۱۵ دقیقه) تولید کرده‌اند.

کاهش مراحل ساخت و سهولت بالا جهت استفاده، مقیاس پذیری بسیار بالا و کاهش هزینه تولید تا ۵۰ درصد از جمله مزایای این استفاده از این محصول است.

نانو پرتو داروی پلیمری برای درمان هدفمند تومور‌ها

LU-177 یکی از رادیو دارو‌های اخیر است که امکان همزمان تشخیص و درمان انواع سرطان عصبی و غدد درون ریز را به صورت هدفمند دارد، اما به علت قیمت نسبتا بالای این دارو و از سوی دیگر محدود بودن مراکز تشخیصی- درمانی علاوه بر تحمیل هزینه‌های زیاد، تعداد بیماران کمی در سال قابلیت استفاده از این دارو را دارند.

در حال حاضر پژوهشگران یکی از شرکت‌های دانش بنیان، نانو پرتو داروی پلیمری برای درمان هدفمند تومور‌های با منشا عصبی و غدد درون ریز تولید کرده‌اند؛ ایده آنها شامل طراحی و ترکیب پرتودارو با LU-177 نانوذرات با عدد اتمی بالا به همراه پوشش همزمان پلیمر زیست سازگار پلی اتیلن گلیکول است.

افزایش ۵۰ درصدی اثر پذیری، کاهش تعداد جلسات، درمان هزینه‌ها و عوارض و همچنین امکان بهره مندی تعداد بیماران بیشتر از جمله مزایای این محصول محسوب می‌شود.

دستگاه سایندهی چرخشی و پرداختکاری نانومتری

با روش‌های کلاسیک و تجهیزات سنتی نمی‌توان به کیفیت سطحی بیش از یک حد مشخص دست یافت و همچنین توانایی پرداختکاری سطوح پیچیده و فرم مهندسی خاص نیز وجود ندارد، در حالی که با پیشرفت صنایع دستیابی به سطوح فوق دقیق و نانومتری مورد نیاز است.

پژوهشگران یک شرکت دانش بنیان برای رفع این مسئله راه حل نوینی ارائه داده‌اند؛ با حذف ابزار‌های کلاسیک و محدود و جایگزینی آن با یک مکانیزم تلفیقی جدید چرخشی و خمیر ساینده قابلیت دستیابی به زبری سطوح در ابعاد زیر ۱۰۰ نانومتر برای سطوح پیچیده و پرداخت همزمان سطوح داخلی و خارجی بدون تماس مستقیم بین ابزار و سطح قطعه وجود دارد.

بی نیاز به سیستم دفع فاضلاب و فیلتراسیون، افزایش کیفیت سطح با کاربری آسان و قابلیت پرداخت همزمان چندین قطعه، ارزان بودن دستگاه و فرایند تا یک دهم نمونه تجاری خارجی از مهمترین مزایای این محصول تلقی می‌شود.

پد خنک کننده بدن با کمک نانومواد درختسان

ایجاد آرامش و کاهش درد به خصوص در مواردی، چون، تب، گرمازدگی، اسپاسم‌های عضلانی و سردر‌های میگرنی، یکی از نیاز‌های جامعه امروز است. از سوی دیگر کمپرس‌های یخ به عنوان محصول تجاری در بازار، نیازمند فریز شدن اولیه است. این امر منجر به محدودیت استفاده از آن می‌شود که توسعه راهکار‌های مناسب را ضروری می‌سازد.

پژوهشگران یکی از شرکت‌های دانش بنیان برای رفع این مشکل موفق به طراحی و ساخت پد خنک کننده بدن با کمک نانومواد درختسان شده‌اند. ترکیب ژل‌های پلیمری با نانو مواد درختسان به صورت پد قابلیت چسبیدن بر بدن دارد که به موجب آن امکان خنک شدن موضعی بدن بدون نیاز به یخچال و یا فریزر فراهم می‌شود.

سهولت در استفاده بدون نیاز به منبع سرمایشی خاص جهت نگهداری و قابلیت استفاده در دفعات متعدد و به مدت طولانی از مزایایی استفاده از این محصول محسوب می‌شود.

سخن پایانی

هرچند این فناوری ظرفیت‌هایی بی‌بدیل برای توسعه در حوزه‌های مختلف نفت و انرژی، بهداشت و سلامت، آب و محیط زیست، کشاورزی و بسته‌بندی، خودرو، رنگ و پوشش، ساختمان، منسوجات و…. ایجاد کرده است و زیربنای صنایع کلیدی در آینده به‌شمار می‌رود، اما نبود زیرساخت‌های لازم و چالش‌های مدیریتی در بهره‌برداری از این ظرفیت‌ها موانعی برای تحقق کامل آن ایجاد می‌کند از اینرو امیدواریم چالش‌های این حوزه در ایران نیز با استفاده از رویکرد مأموریت‌گرا و تقویت همکاری‌های بین‌المللی برطرف شوند.