به زودی تولید نانومواد و نانوذرات به تجارتی بزرگ برای سازندگان مواد شیمیایی تبدیل میشود. این در حالی است که بسیاری از کاربردهایی که در نانوفناوری مولکولی مطرح میباشد فاصله زیادی تا رسیدن به بازار دارند، اما مواد شامل نانوذرات را هم اکنون نیز میتوان در محصولات تجاری پیدا نمود.
بازاری که این محصولات خواهند داشت در حد چندین میلیارد دلار است که نصیب شرکتهای شیمیایی جا افتاده که در فناورینانو سرمایهگذاری نموده و نیز صدها شرکت تازه تأسیس، میشود که سعی در برآوردن تقاضاهای موجود دارند.
سه شاخه تجارت نانومواد: نانورس، اکسیدها و فلزات نانومقیاس و نانولولههای کربنی. از بین این سه بخش، جاافتادهترین بازار مربوط به نانورسها میشود که در مواد کامپوزیتی بهکار میروند و نوعاً شرکتهایی که بهطور مجتمع در زمینه مواد خام کار میکنند در این زمینه فعالیت دارند؛ شرکتهایی از قبیل Nanocor، Rock wood Specialteis ا و نیز شرکت Sad –Chemie.
تلاشهایی که در زمینهتجاریسازی نانومواد صورت میگیرد بسیار پیشرفته است و مواد کامپوزیتی که دارای نانورس میباشند هم اکنون در کاربردهایی چون اتو کامپوزیتها (auto Composites) و بسته بندی(barrier Packaging) بهکار میرود.
بازار اکسیدهای نانومقیاس که به سرعت در حال گسترش است رقابتی را میان تولیدکنندگان اکسیدهای متصاعد شده (Fumed Oxides) ایجاد کرده و البته در عین حال میتوانند زمینهای برای شرکتهای تازه کار هم به حساب آیند. بازار اکسیدهای نانومقیاس در کوتاهمدت بالاترین ظرفیت را به خود اختصاص خواهند داد. این ظرفیتها علاوه بر آنکه کالاهایی از قبیل اکسیدروی نانومقیاس مصرفی در کرمهای ضدآفتاب و پوششهای شیشهای ضدخش را دربر دارد، زمینهای برای ظهور کاربردهای جدید در حال توسعهای است که با استفاده از خواص جدید نانومواد بهوجود میآیند.
پل هلیستر، مدیر تحقیقات CMP Cientifica مادرید، در این باره میگوید: "مواد در مقیاسنانو رفتار متفاوتی دارند. استفاده از نانوذرات در مواد کامپوزیتی میتواند سبب افزایش استحکام و کاهش وزن آنها گردد، مقاومت شیمیایی و حرارتی آنها را افزایش داده و بر هم کنش آنها با نور و دیگر تابشها را هم تغییر دهد. پوششهایی که از نانوذرات ساخته شود میتواند بسیار زبر و سفت و یا بسیار لغزنده و نرم باشند یا حتی خواصی غیر عادی مانند تغییر رنگ با اعمال جریان و یا خود تمیزشوندگی هنگام بارش باران از خود نشان دهند. آنچه میتوان گفت آن است که بازار نانومواد هم اکنون در دسترس است حال آنکه بسیاری دیگر از کاربردهای فناورینانو همچنان در دست تحقیق است و تا رسیدن به بازار فاصله دارد.
ظرفیتهای نانومواد فرصتهای بازار
به گفته تولیدکنندگان، نانوکامپوزیتهای حاوی مقادیر کمی ذرات نانورسی ورقه مانند(Plate-Like)، باعث بهبود خواص گرمایی و مکانیکی در مقایسه با رزین پایه (Bade Resin) شده و عملکرد حفاظتی و ضد اشتعالی بهتری دارد بدون آنکه وزن ماده را افزایش داده و یا بر شفافیت آن تأثیر بگذارند. همچنین بر خلاف افزودنیهای معدنی متداول، آنها با مقادیر بسیار پایین نیز کار میکنند. ذرات نانورسی در واقع همان شکل طبیعی اسمکتیت (Smectite) هستند که به شکلی مناسب در پلیمرها پخش شدهاند و این همان روشی است که در حدود 10 سال قبل ابتدا شرکت تویوتا موتور آنرا بهکار بست.
موانع فنی
پیتر مول، رئیس شرکت نانوکور(Nanocor) میگوید: «در حال حاضر سهم تجاری نانوکامپوزیتها از بازار در حدود دو میلیون پوند برآورد میشود و ما رشد سریعی را برای آن پیشبینی میکنیم. نکتهای که وجود دارد آن است که ساختار ورقه مانند این نانورسها، خواص حفاظتی واستحکامی را به کامپوزیتها میبخشد که ایجاد آن با اکسیدهای نانومقیاسی که غالباً کروی شکل هستند امکانپذیر نیست. اما مهمترین مانعی که از لحاظ فنی برای این کار وجود دارد، توسعه رفتار سطحی به گونهای است که بتواند بهجای متصل شدن به یکدیگر، این نانوذرات رسی را به پلیمرها متصل نماید.»
کار Nanocor که با همراهی شرکت Gitto Global صورت میگیرد، تهیه و ساخت ترکیبات ضد اشتعالی است که در جعبههای الکتریکی ضدحریق بهکار میروند. به این منظور لازم است تا جعبهای محکم ومقاوم در برابر اتصال کوتاه الکتریکی تهیه شود. استفاده از نانورس در ساخت چنین محفظههایی میتواند استفاده از افزودنیهای ضداشتعالی را که در حال حاضر بهکار میروند بطور قابل ملاحظهای کاهش دهد. بهعلاوه آنکه به این ترتیب محصولاتی بسیار ارزانتر و سبکتر تولید خواهد شد. همچنین از دیگر کاربردهای این مواد، استفاده شرکت Honeywell از آنها در تولید محافظ نایلونی- 6 چند لایهای - است که در صنایع بسته بندی بکار میرود.
با تمام این احوال باید گفت نانوکامپوزیتها هنوز در مراحل اولیه تولید و توسعهاند اگر چه این فناوری استعداد رشد قابل ملاحظهای را داشته باشد و پیشبینی میشود بازار آن تا سال 2010 میلادی به بیش از یک میلیارد پوند برسد. به گفته جیم مورتون، از مشاوران Principia Partners ، فناوری نانوکامپوزیتها در طیف وسیعی از پلیمرها، دستههای مختلف مواد، ترموستها و الاستومرها قابل استفاده است. از دیگر کاربردها و بازارهای مطرح برای نانوکامپوزیتها میتوان به صنایع بستهبندی مواد غیرخوراکی و گروه دیگری از بازارهای بادوام اشاره نمود که به استفاده از مواد نانوکامپوزیتی روی خواهند آورد.
اگر چه تولید نانورسها را بیشتر شرکتهای جاافتاده و باسابقه انجام میدهند؛ اما شرکتهای کوچکتر و تازهکار هم در زمینه تجاریسازی مواد مبتنی بر نانورسها فعالیت دارند.
شرکت تازهکارInMat نوعی کامپوزیت نانورسی ورمیکولیتی (Vermiculite) را در تولید لاستیک بوتیلی -نوعی کائوچوی مصنوعی – بهکار برده است که شرکت تولید کالاهای ورزشی ویسون (شیکاگو) از آن در تولید توپهای تنیس Double Core خود استفاده میکند. گفتنی است که این فناوری را ابتدا Hoechst و یک شرکت تولید لاستیک خودرو در سال 1996 ابداع کردند و در نهایت در قطعات پوششی Hoechst\'s Herberts که در سال 1999 به DUPONT فروخته شد، بکار میرفت. پس از آن بود که شرکت IMNAT از دوپونت جدا شده و بهصورت یک شرکت مستقل به فعالیت پرداخت. به گفته مسئولان این شرکت، آنها با داشتن یک مشتری تجاری در ابتدای راه هستند اما نسبت به آینده خوشبین بوده و ظرفیت بازاری بالا و وسیعی را برای آن پیشبینی میکنند. همچنین این شرکت بهدنبال تهیه نوعی لایههای نانوکامپوزیتی است که در دستکشهای محافظ بهکار میروند و حتی میتوانند در تولید لاستیک خودرو که از تولیدات اولیه این شرکت بود، هم بهکار روند.
بازاری که این محصولات خواهند داشت در حد چندین میلیارد دلار است که نصیب شرکتهای شیمیایی جا افتاده که در فناورینانو سرمایهگذاری نموده و نیز صدها شرکت تازه تأسیس، میشود که سعی در برآوردن تقاضاهای موجود دارند.
سه شاخه تجارت نانومواد: نانورس، اکسیدها و فلزات نانومقیاس و نانولولههای کربنی. از بین این سه بخش، جاافتادهترین بازار مربوط به نانورسها میشود که در مواد کامپوزیتی بهکار میروند و نوعاً شرکتهایی که بهطور مجتمع در زمینه مواد خام کار میکنند در این زمینه فعالیت دارند؛ شرکتهایی از قبیل Nanocor، Rock wood Specialteis ا و نیز شرکت Sad –Chemie.
تلاشهایی که در زمینهتجاریسازی نانومواد صورت میگیرد بسیار پیشرفته است و مواد کامپوزیتی که دارای نانورس میباشند هم اکنون در کاربردهایی چون اتو کامپوزیتها (auto Composites) و بسته بندی(barrier Packaging) بهکار میرود.
بازار اکسیدهای نانومقیاس که به سرعت در حال گسترش است رقابتی را میان تولیدکنندگان اکسیدهای متصاعد شده (Fumed Oxides) ایجاد کرده و البته در عین حال میتوانند زمینهای برای شرکتهای تازه کار هم به حساب آیند. بازار اکسیدهای نانومقیاس در کوتاهمدت بالاترین ظرفیت را به خود اختصاص خواهند داد. این ظرفیتها علاوه بر آنکه کالاهایی از قبیل اکسیدروی نانومقیاس مصرفی در کرمهای ضدآفتاب و پوششهای شیشهای ضدخش را دربر دارد، زمینهای برای ظهور کاربردهای جدید در حال توسعهای است که با استفاده از خواص جدید نانومواد بهوجود میآیند.
پل هلیستر، مدیر تحقیقات CMP Cientifica مادرید، در این باره میگوید: "مواد در مقیاسنانو رفتار متفاوتی دارند. استفاده از نانوذرات در مواد کامپوزیتی میتواند سبب افزایش استحکام و کاهش وزن آنها گردد، مقاومت شیمیایی و حرارتی آنها را افزایش داده و بر هم کنش آنها با نور و دیگر تابشها را هم تغییر دهد. پوششهایی که از نانوذرات ساخته شود میتواند بسیار زبر و سفت و یا بسیار لغزنده و نرم باشند یا حتی خواصی غیر عادی مانند تغییر رنگ با اعمال جریان و یا خود تمیزشوندگی هنگام بارش باران از خود نشان دهند. آنچه میتوان گفت آن است که بازار نانومواد هم اکنون در دسترس است حال آنکه بسیاری دیگر از کاربردهای فناورینانو همچنان در دست تحقیق است و تا رسیدن به بازار فاصله دارد.
ظرفیتهای نانومواد فرصتهای بازار
به گفته تولیدکنندگان، نانوکامپوزیتهای حاوی مقادیر کمی ذرات نانورسی ورقه مانند(Plate-Like)، باعث بهبود خواص گرمایی و مکانیکی در مقایسه با رزین پایه (Bade Resin) شده و عملکرد حفاظتی و ضد اشتعالی بهتری دارد بدون آنکه وزن ماده را افزایش داده و یا بر شفافیت آن تأثیر بگذارند. همچنین بر خلاف افزودنیهای معدنی متداول، آنها با مقادیر بسیار پایین نیز کار میکنند. ذرات نانورسی در واقع همان شکل طبیعی اسمکتیت (Smectite) هستند که به شکلی مناسب در پلیمرها پخش شدهاند و این همان روشی است که در حدود 10 سال قبل ابتدا شرکت تویوتا موتور آنرا بهکار بست.
موانع فنی
پیتر مول، رئیس شرکت نانوکور(Nanocor) میگوید: «در حال حاضر سهم تجاری نانوکامپوزیتها از بازار در حدود دو میلیون پوند برآورد میشود و ما رشد سریعی را برای آن پیشبینی میکنیم. نکتهای که وجود دارد آن است که ساختار ورقه مانند این نانورسها، خواص حفاظتی واستحکامی را به کامپوزیتها میبخشد که ایجاد آن با اکسیدهای نانومقیاسی که غالباً کروی شکل هستند امکانپذیر نیست. اما مهمترین مانعی که از لحاظ فنی برای این کار وجود دارد، توسعه رفتار سطحی به گونهای است که بتواند بهجای متصل شدن به یکدیگر، این نانوذرات رسی را به پلیمرها متصل نماید.»
کار Nanocor که با همراهی شرکت Gitto Global صورت میگیرد، تهیه و ساخت ترکیبات ضد اشتعالی است که در جعبههای الکتریکی ضدحریق بهکار میروند. به این منظور لازم است تا جعبهای محکم ومقاوم در برابر اتصال کوتاه الکتریکی تهیه شود. استفاده از نانورس در ساخت چنین محفظههایی میتواند استفاده از افزودنیهای ضداشتعالی را که در حال حاضر بهکار میروند بطور قابل ملاحظهای کاهش دهد. بهعلاوه آنکه به این ترتیب محصولاتی بسیار ارزانتر و سبکتر تولید خواهد شد. همچنین از دیگر کاربردهای این مواد، استفاده شرکت Honeywell از آنها در تولید محافظ نایلونی- 6 چند لایهای - است که در صنایع بسته بندی بکار میرود.
با تمام این احوال باید گفت نانوکامپوزیتها هنوز در مراحل اولیه تولید و توسعهاند اگر چه این فناوری استعداد رشد قابل ملاحظهای را داشته باشد و پیشبینی میشود بازار آن تا سال 2010 میلادی به بیش از یک میلیارد پوند برسد. به گفته جیم مورتون، از مشاوران Principia Partners ، فناوری نانوکامپوزیتها در طیف وسیعی از پلیمرها، دستههای مختلف مواد، ترموستها و الاستومرها قابل استفاده است. از دیگر کاربردها و بازارهای مطرح برای نانوکامپوزیتها میتوان به صنایع بستهبندی مواد غیرخوراکی و گروه دیگری از بازارهای بادوام اشاره نمود که به استفاده از مواد نانوکامپوزیتی روی خواهند آورد.
اگر چه تولید نانورسها را بیشتر شرکتهای جاافتاده و باسابقه انجام میدهند؛ اما شرکتهای کوچکتر و تازهکار هم در زمینه تجاریسازی مواد مبتنی بر نانورسها فعالیت دارند.
شرکت تازهکارInMat نوعی کامپوزیت نانورسی ورمیکولیتی (Vermiculite) را در تولید لاستیک بوتیلی -نوعی کائوچوی مصنوعی – بهکار برده است که شرکت تولید کالاهای ورزشی ویسون (شیکاگو) از آن در تولید توپهای تنیس Double Core خود استفاده میکند. گفتنی است که این فناوری را ابتدا Hoechst و یک شرکت تولید لاستیک خودرو در سال 1996 ابداع کردند و در نهایت در قطعات پوششی Hoechst\'s Herberts که در سال 1999 به DUPONT فروخته شد، بکار میرفت. پس از آن بود که شرکت IMNAT از دوپونت جدا شده و بهصورت یک شرکت مستقل به فعالیت پرداخت. به گفته مسئولان این شرکت، آنها با داشتن یک مشتری تجاری در ابتدای راه هستند اما نسبت به آینده خوشبین بوده و ظرفیت بازاری بالا و وسیعی را برای آن پیشبینی میکنند. همچنین این شرکت بهدنبال تهیه نوعی لایههای نانوکامپوزیتی است که در دستکشهای محافظ بهکار میروند و حتی میتوانند در تولید لاستیک خودرو که از تولیدات اولیه این شرکت بود، هم بهکار روند.