نـانـو، رويكردي نوين به علم و فناوري

نـانـو، رويكردي نوين به علم و فناوري

گفت وگوي اختصاصي ماهنامه صنعت خودرو با مهندس حامد افشاري

مصاحبه کننده: مينا معمارطلوعي

نانو را فناوري جديدي معرفي مي كنند كه تمام دنيا را فراگرفته و به تعبير دقيق تر، بخشي از آينده نيست بلكه همه آينده است. همچنين آن را فناوري چيدمان دلخواه اتم ها و مولكول ها و توليد مواد جديد با خواص مورد نظر تعريف مي كنند.

آغاز رسمي اين فناوري را به سخنراني 1959 «ريچارد فين من» با عنوان «آن پايين فضاي بسيار زيادي وجود دارد» نسبت مي دهند. در اين سخنراني، آقاي فين من گفت اصول فيزيك در رابطه با عدم ساخت اتم به اتم چيزها حرف نمي زند. بعد از او، «ماروين مينيسكي» و سپس دكتر «كسلر»، كار را به صورت جدي ادامه دادند، دكتر كسلر، اولين مقاله علمي خود در اين زمينه را در 1981 ارائه داد و در 1986 كتاب موتورهاي خلاقيت1 را تأليف كرد. وي در 1991، موفق به اخذ اولين درجه دكترا در فناوري نانو از انستيتو ماسا چوست M.I.T شد.

استفاده از اين فناوري در تمامي علوم پزشكي، پتروشيمي، علوم مواد، صنايع دفاعي، الكترونيك، رايانه هاي كوانتومي و... باعث شد تا تحقيقات در زمينه نانو به عنوان چالش اصلي علمي و صنعتي، پيش روي جهانيان قرار گيرد.

بسياري از صاحب نظران و محققان، فناوري نانو را مساوي آينده دانسته اند. از آنجا كه فناوري نانو به عنوان انقلابي در شرف وقوع، آينده اقتصادي كشورها و جايگاه آنها در جهان را تحت تأثير جدي قرار خواهد داد، بسياري از كشورهاي پيشرفته و در حال پيشرفت، برنامه هايي را براي پشتيباني از فعاليت هاي تحقيقاتي و صنعتي فناوري نانو در دست اجرا دارند. شواهد نشان مي دهند كه درصد بالايي از بازار محصولات مختلف، متكي بر فناوري نانو خواهد بود و به همين دليل دولت ها و شركت هاي بزرگ و كوچك به دنبال كسب جايگاهي براي خود در اين بازارها هستند. حجم بازار محصولات فناوري نانو در سال 2010 افزون بر 1000 ميليارد دلار تخمين زده مي شود. با توجه به اينكه سهم هر كشور يا بنگاه در زمان شكل گيري بازار تثبيت مي شود، زمان سرمايه گذاري براي رسيدن به جايگاه مناسب، امروز است.

با گذشت بيش از 5 سال از آغاز توجه ايران به فناوري نانو، فعاليت هاي متنوعي براي ورود كشور به شمار پيشروان اين فناوري انجام شده است. ستاد ويژه توسعه فناوري نانو كه در پاييز 83 به دستور جناب آقاي خاتمي، رئيس جمهوري وقت براي توجه جدي به فناوري نانو و برنامه ريزي براي توسعه آن تشكيل شد، مي كوشد تا از طريق ارائه تسهيلات، ايجاد بازار و رفع مشكلات، زمينه فعاليت بخش خصوصي و توليد ثروت در جامعه را فراهم كند. به دليل گستردگي حوزه هاي كاربرد فناوري نانو و تأثير آن بر اغلب صنايع، بويژه صنعت خودرو، اين فناوري به عنوان يك فناوري اولويت دار و استراتژيك براي كشور تلقي مي شود.

آنچه در پي مي خوانيد ماحصل گفت وگوي ماهنامه صنعت خودرو با مهندس حامد افشاري، عضو هيئت علمي دانشگاه و مدير يكي از كار گروه هاي ستاد ويژه توسعه فناوري نانو است. وي در اين گفت وگو، دلايل ضرورت ورود كشور به مقوله نانو، جايگاه فناوري نانو در ايران و وضعيت صنعت خودروي ايران را از لحاظ كاربرد فناوري نانو، ارزيابي كرده است.

صنعت خودرو: لطفاً تعريفي از فناوري نانو و كاربردهاي آن در زندگي بشر ارائه بفرماييد.

مهندس افشاري: علوم و فناوري نانو عبارتند از: توانايي به دست گرفتن كنترل ماده در ابعاد نانومتري (ميلياردم متر) و بهره برداري از خواص و پديده هاي فيزيكي، شيميايي و زيستي اين مقياس در مواد، ابزارها و سيستم هاي جديد است. به همين دليل، امروزه نانو در سطح دنيا از اهميت فراواني برخوردار شده است. در واقع، گرچه فهم بخشي از پديده هاي مقياس نانو از ده ها سال قبل مطرح بوده است، اما شناخت عمومي روندها، مفاهيم پايه و حوزه هاي تأثيرگذاري فناوري نانو در دهه اخير صورت گرفته و از ابتداي قرن جديد ميلادي (قرن 21) به عنوان فناوري اساسي و كليدي آينده و محرك موج جديد نوآوري هاي فناورانه، در مجامع جهاني شناخته شد و از آن سال به بعد مورد توجه دولت ها قرار گرفت. برخورد كشورهاي پيشرو در علم و فناوري، با اين پارادايم جديد، عمدتاً با هدف پيشتازي جهاني و خيز برداشتن براي منافع اقتصادي بزرگ همراه بوده است.

با بهره گيري از فناوري نانو، سازه هايي محكم تر باموادي نانويي همچون نانوتيوپ هاي كربني مي توان ساخت كه استحكام آنها هفت برابر فولاد است. همچنين با افزودن نانو ذرات سيليكا يا آلومينا به مصالحي همچون سيمان و بتن، به استحكام ساختمان در برابر زلزله و اتفاق هاي ديگر افزايش مي يابد. شيشه پنجره ها مي توانند خود تميز شونده، ضد مه و ضد انعكاس نور شوند تا هم بر زيبايي افزوده و هم از زحمت شست وشوي آنها كاسته شود و هزاران كاربرد ديگر.

صنعت خودرو: دلايل ضرورت ورود كشور به مقوله نانو از ديدگاه شما كدامند؟

فناوري نانو، فرصت بزرگي براي كشور است تا شكاف خود را از لحاظ علم و فناوري، با كشورهاي پيشرفته كاهش دهد و از مزاياي مختلف اين فناوري در راستاي توانمندسازي صنايع موجود خود و نيز عرضه محصولات جديد به بازار استفاده كند. خوشبختانه با توجه به نگاه مثبت مسئولين نظام و اسناد مهم نظام جمهوري اسلامي از جمله چشم انداز 20 ساله كشور، سياست هاي كلي نظام، قانون برنامه چهارم و نيروي انساني متخصص، بستر لازم براي رشد جهشي در زمينه اين فناوري فراهم شده است.

صنعت خودرو: جايگاه فناوري نانو در ايران در مقايسه با ديگر كشورها چگونه است؟

ايران از نظر دستاوردهاي تحقيقاتي فناوري نانو در يك سال گذشته، از مقام چهل و دوم جهان به مقام سي و پنجم صعود كرده و چندين كشور اروپايي را پشت سر گذاشته است. به گزارش مركز اطلاعات علمي بين المللي، رشد تعداد كل مقالات ايران در سال 2005 ميلادي، 41 درصد بوده، در حالي كه رشد تعداد مقالات فناوري نانو در كشور، بيش از 3 برابر و معادل 135 درصد بوده است.

سياست هاي تشويقي اعمال شده ستاد توسعه فناوري نانو در دو سال اخير را مي توان يكي از علل اصلي اين رشد دانست. البته توان محققان كشور بسيار فراتر است و اگر همين رشد ادامه يابد، سال آينده اولين كشور در سطح منطقه و بين كشورهاي اسلامي خواهيم بود. كل بودجه متمركز تخصيص يافته در كشور براي توسعه فناوري نانو در سال 83، حدود 50 ميليارد ريال بوده است كه معادل يك هزارم بودجه هاي متمركز دولت هاي دنياست.

در سال 2005، بين كشورهاي جهان امريكا همچنان با بيش از 11 هزار مقاله در رتبه نخست و كشورهاي ژاپن، فرانسه، انگليس، روسيه و كره جنوبي به ترتيب با 8800، 5430، 3000، 2350 و 1770 مقاله در رتبه هاي بعدي قرار دارند .

ايران نيز در سال 2004 با داشتن 53 مقاله در رتبه 42 جهان و دوم كشورهاي اسلامي قرار داشت. در سال 2005 با 125 مقاله در جايگاه 35 جهان و بالاتر از كشورهايي مانند بلغارستان، اسلواكي، اسلواني و نروژ قرار گرفت. بين كشورهاي اسلامي نيز، ايران همچنان در رتبه دوم و بعد از تركيه و بالاتر از كشورهايي مانند مالزي، مصر و تونس قرار دارد. اين درحالي است كه تعداد مقالات تركيه در سال گذشته، بيش از 170 مقاله و سه برابر ايران بود. در سال 2005 تعداد مقالات تركيه به 210 مقاله رسيده و با توجه به رشد بيشتر تعداد مقالات ايران نسبت به تركيه، فاصله اين دو كشور كمتر شده است.

صنعت خودرو: ورود كشورها به عرصه فناوري نانو، نيازمند مقدمات و بسترسازي است، در ايران چه بسترسازي هايي در اين زمينه انجام شده است؟

ستاد، در تلاش است تا به تدريج زيرساخت هاي لازم براي توسعه فناوري نانو از جمله مراكز رشد، فن بازار، مراكز تدوين استاندارد، آزمايشگاه هاي مرجع، حق مالكيت معنوي، صندوق هاي سرمايه گذاري ريسك پذير و غيره در كشور توسعه يابد. براي فراهم كردن اين زيرساخت ها، سعي مي شود تا حد امكان از ساختارها و امكانات موجود در كشور استفاده شود. به همين منظور، شبكه آزمايشگاهي نانو، كميته نانو مؤسسه استاندارد فن بازار نانو و كار گروه مالكيت فكري تأسيس شده است. مثلاً، شايان ذكر است كه در زمينه شبكه آزمايشگاهي، از آنجا كه يكي از نيازهاي مربوط به توسعه فناوري نانو، وجود آزمايشگاه هاي پيشرفته با تجهيزات دقيق، تكنسين هاي ماهر و سرويس دهي سهل و تمام وقت به محققين است. محققيني كه در زمينه فناوري نانو فعاليت مي كنند، بايد بتوانند ساختارهاي نانو (اعم از ذرات، مولكول ها و غيره) را بسازند و شناسايي و مشخصه بندي كنند. امكانات آزمايشگاهي در زمينه فناوري نانو (اعم از تجهيزات، تكنسين ها و اپراتورها، امكانات تعمير و نگهداري و غيره) در بسياري از موارد فراتر از توان محققين و سرمايه گذاران منفرد است. بنابراين شبكه سازي قابليت هاي آزمايشگاهي در زمينه شاخه هاي مختلف فناوري بويژه فناوري نانو در كشورهاي جهان سوم از جمله كشور ما، از اهميت فراواني برخوردار است. پس از اينكه اصول و كليات شبكه آزمايشگاهي فناوري نانوي كشور، در شوراي هماهنگي ستاد ويژه توسعه فناوري نانو مورخ 9/9/1382 مطرح و مورد توافق قرار گرفت، برنامه اجرايي آن در 1383، در كار گروه زيرساخت هاي توسعه فناوري نانو تدوين شد. اصول كلي و سياست هاي اساسي در ايجاد شبكه آزمايشگاهي فناوري نانو به شرح ذيل است:

- توجه جامع به تمامي مولفه هاي زيرساخت آزمايشگاهي از جمله تجهيزات، نيروي انساني توانمند، دانش فني و سازماندهي، نرم افزار و مواد

- امكان دسترسي آسان تمامي متخصصين علاقه مند نانو به امكانات آزمايشگاهي

- توسعه همگام زيرساخت آزمايشگاهي فناوري نانو، به موازات توسعه فناوري نانو در كشور

- پوشش خدمات آزمايشگاهي در تمام مراحل پژوهش تا توليد

- توجه ويژه به ساخت تجهيزات و توسعه درونزاي زيرساخت آزمايشگاهي

- پرهيز از سرمايه گذاري هاي موازي و غيربهره ور

- اولويت دادن، به استفاده بهينه، تكميل و ارتقاي ظرفيت هاي موجود مورد نياز نسبت به خريد تجهيزات

- ايجاد همكاري هاي بين المللي در زمينه زيرساخت آزمايشگاهي

خلاصه اي از فعاليت هاي صورت گرفته و در حال انجام شبكه آزمايشگاهي عبارتند از:

- شناسايي آزمايشگاه هاي توانمند كشور و جمع آوري اطلاعات آنها

- توسعه نرم افزاري سايت و پايگاه شبكه http://nanolab.nano.ir

- برگزاري همايش ها و كارگاه هاي آموزشي شبكه آزمايشگاهي فناوري نانو

- تهيه گزارش هاي مختلف در زمينه شبكه

- ارزيابي و رتبه بندي آزمايشگاه هاي عضو شبكه آزمايشگاهي و نيروي انساني اين آزمايشگاه ها

- بازديد از آزمايشگاه هاي عضو شبكه

- حمايت شبكه از اعضا در تعميرات، نگهداري، راه اندازي و ارتقا

- حمايت از اعضا در مقابل شركت هاي فروشنده تجهيزات آزمايشگاهي در جايگاه يك مشتري و مشاور بزرگ

- حمايت از ساخت داخل تجهيزات آزمايشگاهي

صنعت خودرو: اثرات اجتماعي فناوري نانو بر جامعه كدامند؟

از جمله زيرساخت هاي اجتماعي لازم براي توسعه فناوري نانو كه بدون توجه به آن توسعه اين فناوري با مشكل جدي روبه رو مي شود، عبارتند از:

- توجه به مقوله ايمني

- توجه به بحث پذيرش عمومي و اجتماعي در جامعه

- بالا بردن درك مديران از آن

شكي نيست كه با توسعه فناوري نانو، مسائل مربوط به اشتغال به ميزان زيادي تغيير خواهد كرد. موقعيت هاي شغلي در زمينه فناوري و خدمات افزايش پيدا خواهد كرد، چرا كه سيستم هاي كاملاً يكپارچه و شبكه اي، نياز بيشتري به نگهداري و نوآوري خواهند داشت. با اين حال، افزايش كاركناني كه از مغز خود بهره مي گيرند، به اندازه كاهش نيروي كار معمول نخواهد بود.

نمودار رشد تعداد مقالات علمي ايران بين سالهاي 2005-2001

صنعت خودرو: موانع توسعه فناوري نانو در ايران كدامند؟

گرچه همان گونه كه رهبر معظم انقلاب در ديدار خود با رؤساي دانشگاه ها اشاره فرمودند، كشور ما براي اولين بار در آغاز راه توسعه يك فناوري، متوجه آن شده و براي آن برنامه ريزي كرده است، اما اين توجه اگر با پشتيباني ها و پيگيري هاي مستمر دنبال نشود، اين تجربه شيرين نيز ممكن است به سرنوشت برنامه هاي قبلي دچار شود، از اين رو لازم است كه همواره تهديدات پيش روي توسعه اين فناوري آينده ساز و مهم بررسي شده و چاره انديشي هاي لازم، بموقع انجام گيرند. با توجه به تجربه هاي ستاد، موارد زير از جمله تهديدات مهمي هستند كه بايد مورد توجه قرار گيرند:

- عدم استمرار عزم موجود براي توسعه كشور در زمينه فناوري نانو بويژه با توجه به تحولات سياسي كشور در آينده

- عدم هماهنگي دستگاه هاي اجرايي در رعايت سياست هاي مصوب ستاد در اجراي برنامه هاي خود

- تحقق نيافتن پشتيباني مالي تصويب شده براي حمايت از فعاليت در زمينه نانو (گفتني است كه به رغم تأكيدات چندين باره رياست محترم جمهوري تا بهمن ماه 83، درصد كمي از بودجه مصوب ستاد تحقق يافته است و اين مشكل مانع اصلي برنامه هاي ستاد در سال اول فعاليت خود بوده است).

- ايجاد حساسيت بين المللي و افزايش تحريم

- سرعت بالاي تحولات فناوري نانو در كشورهاي پيشرو نسبت به ايران

- مهاجرت يكسويه متخصصين داخلي به خارج

- شكل گيري صنعت نانو در كشور به شكل غير مبتني بر تحقيق و توسعه

- تسلط شركت هاي خاص خارجي بر بازارهاي جهاني و حتي داخلي

- تجاري سازي يافته هاي پژوهشي داخل در خارج از كشور

صنعت خودرو: در ايران، بحث مالكيت و مسائل قانوني در فناوري نانو چه جايگاهي دارد؟

يكي از اساسي ترين مباني توسعه هر فناوري كه بايد مورد توجه جدي قرار گيرد، مالكيت فكري است كه عدم توجه به آن، سبب ايجاد موانع در رشد و توسعه فناوري خواهد داشت. در صورتي كه فناوري مورد نظر، فناوري نوين بوده و هنوز در بدو تولد قرار داشته باشد، اهميت اين موضوع دو چندان مي شود. يكي از اين فناوري ها كه در دهه اخير در كشورهاي توسعه يافته دنيا و طي چند سال اخير در ايران مورد عنايت ويژه قرار گرفته است، فناوري نانو مي باشد.

اين فناوري به واسطه برخي خصوصيات، تفاوت آشكاري با ديگر فناوري ها دارد. مثلاً، فناوري نانو، نوعي فناوري بين رشته اي است. يعني فناوري نانو رشته اي جديد در علوم و فنون نبوده بلكه رويكردي جديد به بسياري از علوم نظير: شيمي، فيزيك، بيولوژي، پزشكي و... است. لذا گستردگي حوزه عمل آن با هيچ زمينه علمي و تكنولوژيكي ديگر قابل مقايسه نيست.

از ديگر تفاوت هاي بارز اين فناوري، مي توان به اين مورد اشاره كرد كه فناوري نانو نخستين فناوري در قرن اخير است كه ابتدايي ترين ايده ها در آن، به صورت پتنت در آمده است. از اين رو به منظور تحكيم پايه هاي فناوري نانو و توسعه آن در كشور، ايجاد راهكارهايي جديد براي حفاظت از مالكيت فكري و بويژه اختراعات ثبت شده و بازنگري در روند ثبت اختراعات در حوزه فناوري نانو به نظر مي رسد. به همين منظور، برنامه اي در سند راهبرد به اين موضوع اختصاص داده شده و كار گروهي در دبيرخانه ستاد توسعه فناوري نانو مطالعات و پيگيري هاي آن را برعهده دارند.

صنعت خودرو: نقش نانو را در آينده صنعت و فناوري چگونه مي بينيد؟

فناوري نانو تا 20 سال آينده، همانند فناوري اطلاعات در 20 سال گذشته، فناوري توانمندساز خواهد بود. هر شركتي در دنيا به وسيله اين فناوري و از طريق همگرايي فناوري هاي: نانو، زيستي، تشخيصي و اطلاعات، تغيير خواهد يافت. از آنجا كه فناوري نانو ميان بخشي است، تمام فناوري ها و بازارهاي شناخته شده كنوني را تغيير داده و يا از نو تعريف خواهد كرد. اين فناوري در كوتاه مدت باعث تغيير و كامل شدن علوم زيستي، داروسازي، روش هاي تشخيص، فناوري پزشكي، غذا، فناوري محيط زيست، آب، انرژي، الكترونيك، مهندسي مكانيك و... خواهد شد.

صنعت خودرو: هدفگذاري نانو در سند چشم انداز 20 ساله كشور چه جايگاهي دارد؟

در چشم انداز بيست ساله جمهوري اسلامي ايران، از بحث فناوري بويژه فناوري هاي نوين و پيشرفته به عنوان عامل اصلي تحقق اين چشم انداز، ياد شده است. بخش هاي مرتبط چشم انداز با بحث فناوري عبارتند از:

«با اتكال به قدرت لايزال الهي و در پرتو ايمان و عزم ملي و كوشش برنامه ريزي شده و مدبرانه جمعي و در مسير تحقق آرمان ها و اصول قانون اساسي، در چشم انداز 20 ساله، جامعه ايراني چنين ويژگي هايي خواهد داشت:

- برخوردار از دانش پيشرفته، توانا در توليد علم و فناوري، متكي بر سهم برتر منابع انساني و سرمايه اجتماعي در توليد ملي.

- دست يافته به جايگاه اول اقتصادي، علمي و فناوري در سطح منطقه آسياي جنوب غربي (شامل آسياي ميانه، قفقاز، خاورميانه و كشورهاي همسايه) با تأكيد بر جنبش نرم افزاري و توليد علم، رشد پرشتاب و مستمر اقتصادي، ارتقاي نسبي سطح درامد سرانه و رسيدن به اشتغال كامل.

گفتني است كه اين چشم انداز، مبناي تنظيم سياست هاي كلي چهار برنامه پنجساله آينده خواهد بود و افق جهت گيري كلي فعاليت هاي كشور را در ابعاد مختلف در 20 سال آينده مشخص مي سازد».

صنعت خودرو: مراكز پژوهشي و علمي فعال در زمينه نانو در ايران كدامند و در چه زمينه هايي فعاليت مي كنند؟

تاكنون، حدود 20 مركز فعال ويژه با رسالت فعاليت در حوزه فناوري نانو تأسيس شده اند كه از اين بين 6 مورد شركت خصوصي بوده و به صورت انكوباتوري انجام فعاليت كرده اند و بقيه، مراكز دولتي يا عمومي هستند كه عموماً با رسالت ترويج فناوري نانو تأسيس شده اند. انجمن نانوفناوري ايران با هدف ترويج فناوري نانو و تعدادي پژوهشكده در وزارت علوم و وزارت بهداشت با هدف تحقيق در زمينه فناوري نانو به وجود آمده اند.

در اين بين، شركت هاي خصوصي توليداتي داشته اند كه در شرف صنعتي شدن و توليد انبوه است (مثل توليد نانوذرات نقره براي مصارف آنتي باكتريال). از دستاوردهاي ترويجي مراكز دولتي نيز مي توان به برگزاري تقريباً 100 همايش در كشور اشاره كرد.

دسته بزرگي از مراكز فعال داخلي با رسالت فناوري نانو در دل مراكز بزرگتر تشكيل شده اند. يعني در مراكزي كه رسالت آنها فناوري نانو نبوده، اما به دليل ضرورت موضوع، واحدي را در اين خصوص تشكيل داده اند. بارزترين مثال اين امر، دانشگاه هاي كشور هستند. نتايج بررسي ها نشان مي دهد كه كمتر دانشگاه معتبر داخلي را مي توان يافت كه در آن، محققان به تحقيق و انتشار مقاله در زمينه فناوري نانو نپرداخته باشند.

صنعت خودرو: نحوه ارتباط صنعت و دانشگاه در مباحث نانو در پروژه هاي دانشگاهي و صنعتي چگونه است؟

هيچ دو سيستم مستقلي وارد تعامل، همكاري و پيوند نمي شوند مگر اينكه انگيزه ها (كشش ها) و يا نيازها (فشارهايي) آنها را مجبور به اين امر سازند. در عرصه تعامل دو سيستم، مجموعاً 4 دسته نيرو مي توانند عمل كنند:

1. كشش دروني

2. كشش بيروني

3. فشار دروني

4. فشار بيروني

هر چه تعداد و مقدار نيروي اين كشش ها و فشارها بيشتر باشد، پيوند دو مجموعه قوي تر خواهد بود؛ هر چند كه حتي وجود يك نيرو در طرفين مي تواند زمينه ساز همكاري باشد.

در ايجاد همكاري بين دانشگاه و صنعت، اگر به واقعيت طبيعي فوق توجه نشود و انتظار داشته باشيم كه پيوند توسط اندرز يا بخشنامه محقق شود، طبيعي است كه اين پيوند رخ نخواهد داد. لذا بايد نيروهاي 4گانه صنعت و دانشگاه را شناسايي كرده و آنها را در تعامل بين اين دو سيستم، داراي نقش و اثر كرد. در اين راستا، ستاد با همكاري صنايع اولويت ها را شناسايي كرده و در پي تعريف الگويي براي همكاري صنعت و دانشگاه در زمينه پياده سازي اولويت هاست.

صنعت خودرو: از اينكه ما را براي اين گفت وگو پذيرفتيد، سپاسگزاريم.

بنده هم از توجه صنعت خودرو به اين موضوع، متشكرم.