نقش فناوری نانو در صنایع امروزی/ از محیط زیست تا مواد شیمیایی

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری علم و فناوری آنا، وب سایت تحلیلی «startus inside» بر اساس تجزیه و تحلیل خود از ۱۰۹۳ شرکت، بینش‌های نوآوری مبتنی بر داده‌ها را در مورد برنامه‌های کاربردی برتر فناوری نانو ارائه کرده است. بر همین اساس در این گزارش به بررسی تاثیر فناوری نانو بر ررسی تاثیر مورد صنعت و چگونگی پیشرفت آن‌ها در کسب و کار می‌پردازیم.

بر اساس نقشه نوآوری، نقشه درختی زیر تأثیر کاربرد‌های برتر فناوری نانو را بر ۱۰ صنعت در سال‌های ۲۰۲۳ و ۲۰۲۴ نشان می‌دهد. بهبود دسترسی زیستی ذرات با استفاده از فناوری نانو، پذیرش آن را در صنایع بهداشتی، زیست فناوری، داروسازی و غذایی تسریع می‌کند. نانو روبات‌ها همچنین انتقال هدفمند ذرات را در برنامه‌های دارویی و مراقبت‌های بهداشتی فعال می‌کنند.

علاوه بر این، شرکت‌های تولیدی، انرژی و نیمه هادی ها، خواص مواد را با فناوری نانو دستکاری می‌کنند تا عملکرد فرآیند و محصول را افزایش دهند. نانومواد باعث کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای در احتراق، ساده سازی تولید انرژی و پیشبرد جذب کربن شده و پایداری را بهبود می‌بخشد. در نهایت، بخش تولید مواد شیمیایی از فناوری نانو برای افزایش کارایی فرآیند استفاده می‌کند در حالی که شرکت‌های مراقبت شخصی از آن برای بهبود عملکرد فرمولاسیون استفاده می‌کنند.

نقشه گرمایی (Heat Map) زیر توزیع جهانی ۱۰۹۳ استارت‌آپ و استارت‌آپ نمونه‌ای نشان می‌دهد که برای این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته اند. این نقشه با استفاده از پلتفورم StartUs Insights Discovery ایجاد شده است که بیش از دو میلیون و ۵۰۰ هزار استارتاپ و اسکیل آپ را در سطح جهان پوشش می‌دهد و حاکی از آن است اروپای غربی دارای تمرکز بالایی از استارت‌آپ‌های فناوری نانو است و به دنبال آن ایالات متحده قرار دارد.

در زیر، با ۱۰ مورد از این ۱۰۹۳ استارت‌آپ و اسکیل آپ‌های امیدوارکننده و همچنین راه‌حل‌هایی که توسعه می‌دهند، آشنا می‌شوید. این استارت‌آپ‌های فناوری نانو بر اساس معیار‌هایی مانند سال تاسیس، مکان، بودجه جمع‌آوری‌شده و موارد دیگر انتخاب شده اند.

مراقبت از سلامت

بسیاری از موسسات مراقبت‌های بهداشتی به دلیل تشخیص اشتباه، اعتماد و زندگی بیمار را از دست می‌دهند. با فناوری نانو، آن‌ها می‌توانند خطا‌های تشخیصی را تا حد زیادی کاهش و عمر بیمار را افزایش دهند. به عنوان مثال، کانتلیور‌ها به عنوان آشکارساز‌ها و دستگاه‌های تشخیصی نشانگر بیماری با حساسیت بالا استفاده می‌شوند. علاوه بر این، استارت‌آپ‌های فناوری نانو، نانو روبات‌هایی را برای تعمیر و جایگزینی ساختار‌های بین سلولی توسعه می‌دهند.

همچنین، چنین ریز روبات‌هایی، مولکول‌های DNA را برای درمان اختلالات ژنتیکی که غیرقابل درمان هستند، ترمیم می‌کنند. در عین حال، صنعت مراقبت‌های بهداشتی از فناوری نانو برای بهبود عملکرد پانسمان زخم، منسوجات جراحی و ایمپلنت‌ها استفاده می‌کند. برخی استارت‌آپ‌ها پوشیدنی‌های مبتنی بر فناوری نانو را ارائه می‌کنند که با ادغام در لباس‌ها، نظارت از راه دور بیمار را امکان پذیر می‌کنند.

استارت‌آپ فرانسوی «پلی دی تک» «Poly-Dtech» نشانگر‌های زیستی نانو مولکول را توسعه می‌دهد که نشانگر‌های زیستی مولکولی نانو را برای تشخیص آسیب شناسی و تصویربرداری پزشکی می‌سازد. نانو نشانگر فوق درخشان این استارت‌آپ موسوم به «برایت دی تک» «Bright-Dtech» با مولکول‌های زیستی مانند آنتی بادی‌ها و پروتئین‌ها جفت می‌شود.

این نانوذرات فلوروفور (فلوروکروم) در برابر سفید کننده نوری مقاوم هستند و کارایی تشخیص را در سنجش و تشخیص بهبود می‌بخشند. در نتیجه، نشانگر‌های زیستی این استارت‌آپ، تشخیص زودهنگام بیماری و آزمایش‌های سریع مانند کیت تست Sars-CoV-۲ را امکان پذیر می‌سازد.

 شیمیایی

مهندسی نانو و ریزساختار‌های مولکول ها، به تولیدکنندگان مواد شیمیایی اجازه می‌دهد تا عملکرد محصولات خود را بهبود بخشند. همچنین نانوفناوری سنتز شیمیایی را بهینه کرده و مقرون به صرفه بودن تولید مواد شیمیایی را بهبود می‌بخشد. به عنوان مثال، پوشش دادن تجهیزات خانگی با نانوذرات، صافی و مقاومت حرارتی آن را افزایش می‌دهد.

تولید کنندگان همچنین از فناوری نانو برای افزایش عملکرد کاتالیزوری واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌کنند. چارچوب‌های آلی فلزی (MOFs) نانومواد مدولار هستند که به جداسازی انتخابی در صنعت پتروشیمی و تولید هیدروژن کمک می‌کنند. این پیشرفت‌ها عملکرد همه کالا‌ها و مواد شیمیایی صنعتی را که در سراسر صنایع کاربرد دارند، بهبود می‌بخشد.

«Litus» «لیتوس» یک استارت‌آپ کانادایی است که لیتیوم را با استفاده از فناوری نانو و شیمی پیشرفته استخراج می‌کند. فناوری استخراج این استارتاپ موسوم به «Litus LiNC» «لیتوس لینک» به طور انتخابی لیتیوم با خلوص بالا را از منابع آبی برداشت می‌کند.
این فناوری می‌تواند حتی در حضور دیگر کاتیون‌ها لیتیوم را جمع آوری کند و از مودولار‌های کامپوزیتی نانو مواد استفاده می‌کند. علاوه بر این لیتوس لینک در مقایسه با دیگر ابزار‌های سنتی تولید لیتیوم بسیار کارآمدتر و دوستدار محیط است.

 تولید

وقتی مواد صنعتی و شیمیایی با استفاده از فناوری نانو ساخته می‌شوند، عملکرد محصول نهایی در بخش تولید بهبود می‌یابد. این شامل بهبود مقاومت در برابر حرارت، استحکام، دوام و رسانایی الکتریکی است. برای این کار، سازندگان از روش‌های بالا به پایین یا پایین به بالا استفاده می‌کنند که در آن مولکول‌های بزرگ‌تر را به مقیاس نانو تجزیه می‌کنند یا ذرات در مقیاس نانو را از مولکول‌های جداگانه، می‌سازند.

رسوب بخار شیمیایی، اپیتاکسی پرتو مولکولی و پردازش رول به رول، نمونه‌هایی از رویکرد‌های پایین به بالا هستند. نانولوله‌های کربنی به دلیل سبکی و استحکام یکی از نانومواد پرکاربرد برای ساخت قاب دوچرخه، جلیقه ضد گلوله، بدنه قایق بادبانی و ... هستند.

بسیاری از استارت‌آپ‌ها با همین روش افزودنی‌های صنعتی مبتنی بر نانوکربن تولید می‌کنند که در بسیاری از صنایع کاربرد‌های گسترده دارند. همچنین این فناوری توزیع یکنواخت و توزیع نانوذرات را به شکل فعال تضمین می‌کند. با استفاده از آن، تولیدکنندگان می‌توانند خواص مواد و پارامتر‌های عملکردی مانند استحکام، وزن، هدایت الکتریکی و موارد دیگر را افزایش دهند.

آب و هوا و محیط زیست

احتراق سوخت فسیلی عامل فشاری است که باعث تغییرات آب و هوایی می‌شود. کاربرد‌های نانو فناوری در مدیریت آب و پسماند، محصولات متعارف و تولید انرژی به طور قابل توجهی انتشار کربن را کاهش می‌دهد. به عنوان مثال، نانو پوشش باعث کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای از خودرو‌ها می‌شود، در حالی که فناوری نانو در پیل‌های سوختی خورشیدی و هیدروژنی، کارایی انرژی را بهبود می‌بخشد.

اگرچه نانومواد عموماً برای محیط زیست سمی هستند، مدیریت بهتر و بازیافت آن‌ها در پایان عمرشان باعث بهبود پایداری می‌شود. علاوه بر این، راه حل‌های جذب کربن از فناوری نانو برای جمع آوری انتشار کربن در منابع، از جمله صنایع و خانوار‌ها استفاده می‌کنند و ردپای کربن آن‌ها را کاهش می‌دهند.

«آوالور گرین تک» «Aavalor GreenTech» یک استارت‌آپ مستقر در بریتانیا است که به طور پایدار آب را تصفیه می‌کند. این استارت‌آپ از گرافن و فناوری نانو برای حذف فلزات سنگین، آلاینده ها، باکتری‌ها و نمک بهره می‌برد. برای کار کردن نیازی به انرژی ندارد و یک روش کارآمد برای تصفیه فاضلاب و نمک زدایی آب شور است. از راه حل این استارت‌آپ در تصفیه کننده‌های پسماند صنعتی، آب شیرین کن‌های مقیاس بزرگ و تصفیه کننده‌های آب عمومی استفاده می‌شود.