با توجه به وجود بازار رقابتي و روبه رشد فناوري ، بخصوص در عرصه نانو ، لازم است عرضه محصولات پتروشيمي هم همگام با فناوري روز انجام شود.
در اين ميان ، نانو کامپوزيت هاي پليمري به عنوان يکي از شاخه هاي اين فناوري جديد، اهميت بسياري يافته اند و يکي از شاخه هاي تحقيقاتي فعال به شمار مي آيند.
در اين خصوص ، يکي از محققان پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران براي نخستين بار در کشور موفق به ساخت نوعي پليمر با خاصيت مغناطيسي شده است.
اين نانو کامپوزيت با ساختار ويژه اش مي تواند در صنايع پزشکي از جمله دارورساني هدفمند در سرطان هاي مختلف و هدايت به نقطه مورد نظر، به کار رود و علاوه بر کاستن عوارض جانبي دارو، بر تاثيرگذاري آن هم بيفزايد.
اين نانوکامپوزيت هاي مغناطيسي کاربردهاي فراوان ديگري در تمام شاخه ها از زيست فناوري و پزشکي تا صنايع و ميکروالکترونيکي هم دارند.
در مطالعه اي که طي 2 سال گذشته در امريکا صورت گرفت ، نظرات حدود 2000 بزرگسال و کودک ، بررسي و اين نتيجه حاصل شد که هر چند کلمات نانو و فناوري نانو در جامعه علمي بوفور يافت مي شود، اما عموم مردم هنوز نسبت به اين کلمات و معناي آنها ناآگاه هستند. وقتي پرسيده مي شود کوچکترين چيزي که مي توانيد ببينيد، چيست؟ همه به طور قابل توجهي به اشياي ماکروسکوپي اشاره مي کنند و چيزي در محيط اطرافشان را برمي گزينند؛ اما حقيقت آن است که فناوري نانو، واژه اي است کلي که به تمام فناوري هاي پيشرفته در عرصه کار با مقياس نانو اطلاق مي شود. معمولا منظور از مقياس نانو، ابعادي در حدود 1nm تا 100nm است.
(يک نانومتر يک ميليارديم متر است). اولين جرقه فناوري نانو سال 1959 زده شد. در اين سال ، ريچارد فاينمن طي يک سخنراني با عنوان فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد، ايده فناوري نانو را مطرح کرد. وي اين نظريه را ارائه کرد که در آينده اي نزديک مي توانيم ملکول ها و اتمها را به صورت مستقيم دستکاري کنيم.
واژه فناوري نانو اولين بار به وسيله نوريوتاينگوچي ، استاد دانشگاه علوم توکيو در سال 1974 بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد (وسايل) دقيقي که تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر است ، به کار برد. سال 1986 اين واژه به وسيله کي اريک درکسلر در کتابي با عنوان موتور آفرينش : آغاز دوران فناوري نانو ، بازآفريني و تعريف مجدد شد. وي اين واژه را به شکل عميق تري در رساله دکتري خود مورد بررسي قرار داد و بعدها آن را در کتابي با عنوان نانو سيستم ها ماشين هاي ملکولي ، چگونگي ساخت و محاسبات آنها توسعه داد.
پليمري با خواص آهن ربايي
کار روي نانوکامپوزيت هاي پليمري با خصلت مغناطيسي بر خلاف سيالات مغناطيسي (Ferrofluid) که قدمتي طولاني تر دارند، از سال 2000به بعد شدت گرفته است. عمده کارهاي انجام گرفته در اين زمينه به چند کشور محدود مي شود: تيمهاي تحقيقاتي در انستيتوي کلوئيدها و علوم بين سطحي ماکس پلانک آلمان که روشهاي مختلفي براي تهيه اين ترکيبات توسعه داده اند، همچنين در دانشگاه سي چوآن چين علاوه بر توسعه روشهاي جديد توليد، انواع نانوذرات معدني و پليمرهاي مختلفي را براي تهيه اين ترکيبات آزموده اند. گزارش هاي ديگري هم از دانشگاه ها و مراکز تحقيقاتي ديگر مانند اسپانيا، امريکا و... درباره سنتز اين ترکيبات منتشر شده است.
به عنوان مثال ، گروهي در دانشگاه کيونگبوک کره جنوبي با استفاده از يک پليمر ويژه به عنوان عامل کنتراست تصاوير ام.آر.آي ، نانوذرات مگنتيت را کپسوله کرده اند.
توليد نانوپليمري صنعتي
به گفته مهندس محسن اشجاري ، دانشجوي کارشناسي ارشد مهندسي پليمر در پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران ، در اين طرح پژوهشي از کوپليمر استايرن - بوتيل اکريلات استفاده شده است تا بتوان از محصول نانوکامپوزيت نهايي فيلم مغناطيسي با خاصيت ارتجاعي (کشساني) تهيه کرد. همچنين با کنترل شرايط ، واکنش تهيه ذرات نانوکامپوزيت مغناطيسي در مقياس نانو (100-150 نانومتر) با موفقيت صورت گرفته است.
اين طرح با راهنمايي دکتر عليرضا مهدويان به مدت يک سال (1384-1385) به طول انجاميد. در نهايت از محصول نانوکامپوزيت ، فيلم ارتجاعي (کشساني) با خاصيت مغناطيسي ، همچنين لاتکس با خاصيت مغناطيسي تهيه شد.اشجاري قسمت اعظم اين طرح را به بررسي خواص مغناطيسي فيلمهاي پليمري تهيه شده معطوف مي داند و مي افزايد: در اينجا به روش پليمريزاسيون ميني امولسيوني بدون استفاده از آغازگر شيميايي ، نانوکامپوزيت هاي هيبريدي با ساختار هسته - پوسته (Core-Shell) تهيه شده است که محصول واکنش به صورت لاتکس قهوه اي پايداري است که در نهايت از آن فيلم مغناطيسي تهيه مي شود. با استفاده از آناليز ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM) مورفولوژي هسته - پوسته و ابعاد نانومتري ذرات لاتکس تاييد شدند. براي توليد اين ترکيبات از سيستم هاي مخلوط سورفاکتانت ها و پايدارکننده ها استفاده شد تا پايداري فازهاي آلي و آبي فراهم شود. همچنين از الئيک اسيد به عنوان ترکيب اصلاح کننده سطح نانوذرات معدني استفاده شد. براي انجام پليمريزاسيون ميني امولسيوني نيز از امواج التراسونيک (فراصوتي) بهره برده شد.
ظهور نانوپليمرها در تمام صنايع
هدف اصلي در اين طرح ، دستيابي به دانش فني تهيه اين ترکيبات بوده است.
باتوجه به کسب اين موفقيت ، بسته به نياز و کاربردهاي ويژه مورد تقاضا مي توان انواع مختلفي از اين نانوکامپوزيت ها را تهيه کرد؛ به عنوان مثال در پزشکي و زيست فناوري مي توان از پليمرهاي زيست سازگار براي کپسوله کردن مگنتيت استفاده و سپس داروي مورد نياز را روي اين حاملهاي مغناطيسي بارگذاري کرد و به صورت هدفمند به سايتهاي ويژه اي در بدن موجود زنده فرستاد. خواص ممان مغناطيسي ، تغيير شکل در ميدان مغناطيسي ، اثر ضربه گيري و انتقال حرارت از جمله خواص نانوکامپوزيت ها و لاتکس هاي مغناطيسي تهيه شده با اين روش هستند. کاربردهاي فراواني براي نانوکامپوزيت هاي مغناطيسي از زيست فناوري و پزشکي تا صنايع و ميکروالکترونيک وجود دارد: وسايل نوري مغناطيسي ، درزگيرها ، قطعات الکتريکي انواع حسگرها، عامل وضوح تصوير ام.آر.آي ، سم زدايي از سيالات بيولوژيکي ، جداسازي هاي مغناطيسي ، حاملهاي مغناطيسي براي دارورساني کنترل شده و هدفمند، تنها بخشي از کاربردهاي اين نانوکامپوزيت هاي مغناطيسي هستند.به گفته اشجاري ، اين طرح با حمايت مالي ستاد فناوري نانو وابسته به رياست جمهوري و همچنين پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران انجام شده است.
وي در پايان مي افزايد: ما در اين طرح موفق به تهيه اين دسته از ترکيبات در مقياس آزمايشگاهي شده ايم ، در حالي که هيچيک از کشورهاي جهان هم تاکنون در مقياس صنعتي اين دسته از ترکيبات را توليد و به بازار عرضه نکرده اند.نتايج اين طرح به صورت 2 مقاله در کنفرانس هاي ملي و بين المللي به چاپ رسيده و نيز 2 مقاله پژوهشي از آن در مجلات معتبر ISI پذيرفته شده است.
ايران در راه نانو
ايران در پايان سال 2006 ، با چاپ 250 مقاله علمي در حوزه فناوري نانو در مجلات معتبر ISI با 100درصد رشد و 4پله صعود نسبت به سال 2005به رتبه سي و دوم ميان کشورهاي جهان دست يافت.
براساس آمار موسسه اطلاعات علمي (ISI) ، کشور ما با افزايش مقالات خود از 125 مقاله در سال 2005 به 250مورد در سال 2006 توانسته است با پشت سر گذاشتن ترکيه (با 245 مقاله) به رتبه سي و دوم جهان و رتبه اول جهان اسلام دست يابد؛ همچنين با افزايش کيفيت مقالات خود در سال 2005 توانسته است از نظر تعداد ارجاعات ، جايگاه نخست ميان کشورهاي اسلامي و رتبه 22 جهان را کسب کند. گفتني است براساس راهبرد 10 ساله توسعه فناوري نانو در جمهوري اسلامي ايران که مرداد ماه سال گذشته با عنوان راهبرد آينده به تصويب هيات وزيران رسيده است ، ايران بايد تا سال 1393 جزو 15 کشور اول دنيا در فناوري نانو باشد.
بهاره صفوي